化工過程魯棒數(shù)據(jù)校正方法的研究.pdf

1、準(zhǔn)確可靠的測(cè)量數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)裝置過程控制、模擬、優(yōu)化和生產(chǎn)管理的前提條件，而通過儀表測(cè)量獲取的過程數(shù)據(jù)中的誤差影響了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。因此，需要利用數(shù)據(jù)校正技術(shù)消除測(cè)量數(shù)據(jù)中的誤差。通常測(cè)量數(shù)據(jù)中的誤差分為隨機(jī)誤差和過失誤差兩種，其中隨機(jī)誤差是指服從均值為0的正念分布的、相互獨(dú)立的誤差；而過失誤差可以認(rèn)為是較少出現(xiàn)的、不服從正態(tài)分布的各類誤差的統(tǒng)稱。若測(cè)量數(shù)據(jù)中存在過失誤差，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)方法會(huì)將其分?jǐn)偟狡渌春^失誤差的測(cè)量數(shù)據(jù)中，從而導(dǎo)致協(xié)

2、調(diào)結(jié)果不可靠甚至惡化數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。魯棒數(shù)據(jù)校正技術(shù)能避免過失誤差影響、同時(shí)獲得準(zhǔn)確可靠的校正結(jié)果，但現(xiàn)有的魯棒數(shù)據(jù)校正技術(shù)仍存在偵破率不高、穩(wěn)定性較差等缺點(diǎn)。
　　 本文研究了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)校正技術(shù)和魯棒數(shù)據(jù)校正技術(shù)的基本原理及研究進(jìn)展，并在此基礎(chǔ)上，針對(duì)現(xiàn)有的魯棒數(shù)據(jù)校正技術(shù)的不足，提出了一種新的魯棒數(shù)據(jù)校正方法-雙權(quán)法。首先將校正值與測(cè)量值之差和標(biāo)準(zhǔn)差的商定義為相對(duì)殘差，在研究M-估計(jì)原理的基礎(chǔ)上，以相對(duì)殘差為變量，構(gòu)造了一種新的

3、數(shù)據(jù)校正目標(biāo)函數(shù)，使過失誤差對(duì)應(yīng)的相對(duì)殘差的影響函數(shù)值為0，并與系統(tǒng)約束方程組聯(lián)合構(gòu)成雙權(quán)法的數(shù)學(xué)模型。與經(jīng)典的魯棒數(shù)據(jù)校正方法中常用的Huber法和Cauchy分布法進(jìn)行了原理的對(duì)比分析可知，雙權(quán)法具有更強(qiáng)的魯棒性。
　　 為了驗(yàn)證雙權(quán)法的有效性并考察其性能，本文對(duì)具有代表性的線性和非線性問題實(shí)例進(jìn)行了仿真研究。計(jì)算結(jié)果表明：對(duì)線性實(shí)例和非線性實(shí)例，雙權(quán)法的過失誤差偵破性能和數(shù)據(jù)校正性能更優(yōu)，而且其穩(wěn)定性明顯高于Huber法和

4、Cauchy分布法。因此，實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)首選雙權(quán)法。另外，本文探討了雙權(quán)法模型中參數(shù)的選取對(duì)其校正性能的影響，并用非線性實(shí)例進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 泄漏不同于由儀表失靈等原因造成的過失誤差，存在系統(tǒng)泄漏時(shí)，過程的約束方程也隨之發(fā)生變化，因此傳統(tǒng)的魯棒數(shù)據(jù)校正方法無法處理含有泄漏的問題。本文根據(jù)泄漏的獨(dú)特性和雙權(quán)法的基本原理，以約束方程的相對(duì)殘差為變量，將其雙權(quán)函數(shù)式加權(quán)添加到原雙權(quán)法的目標(biāo)函數(shù)中，然后與泄漏時(shí)的約束方程組聯(lián)合構(gòu)成了一種