软测量方法原理和实际应用.ppt

过程分析及建立电解过程数学模型： 动态模型： 写成最小二乘形式： 取正常电解生产过程中的槽电阻数据，用增广最小递推算法进行参数辨识，得到正常情况下的槽电阻动态模型为： 结论：通过模型验证，证明基于参数辨识的软测量方法中的上述动态模型是可靠的 由图4.8可以看出，在t1时刻前，动态模型参数较为稳定，电解生产正常。在t1时刻槽电阻产生较大波动，导致模型参数发生变化，可以判定出现异常。由图4.9可以看出，t2时刻前后槽电阻波动不大，不能判定发生阳极效应，但由于槽电阻变化率增加，槽动态特性发生变化，模型参数相应变化，可以判定发生阳极效应。 软测量技术其他应用实例 基于模糊数学的软测量在粮情测控系统中的应用 基于支持向量机的软测量在污水处理过程检测的应用 完毕 谢谢大家！ 谢 谢！ 放映结束 感谢各位批评指导！ 让我们共同进步 软测量方法原理及实际应用实例 主讲：邢文杰 专业：材料加工工程 主要内容： 1 软测量介绍 2 软测量技术的数学描述和结构 3 软测量建模方法 4 影响软测量性能的因素 5 基于参数辨识的软测量方法的实际应用 1 软测量介绍 1.1 软测量技术 软测量技术是一门有着广阔发展前景的新兴工业技术，已成为过程检测技术与仪表研究的主要方向之一。 软测量是在成熟的硬件传感器基础上，以计算机技术为核心，通过软测量模型运算处理完成的。 软测量技术主要由辅助变量的选择、数据采集和处理、软测量模型及在线校正 四个部分组成. 1.2 软测量技术的提出 在实际生产过程中，存在着许多因为技术或经济原因无法通过传感器进行直接测量的过程变量,如精馏塔的产品组分浓度. 传统的解决方法有两种：一是采用间接的质量指标控制，如精馏塔灵敏板温度控制、温差控制等，存在的问题是难以保证最终质量指标的控制精度；二是采用在线分析仪表控制，但设备投资大、维护成本高、存在较大的滞后性，影响调节效果 软测量技术应运而生 1.3 软测量技术的概念与思想 软测量技术也称为软仪表技术，就是利用易测过程变量（称为辅助变量或二次变量），依据这些易测过程变量与难以直接测量的待测过程变量（称为主导变量）之间的数学关系（软测量模型），通过各种数学计算和估计方法，从而实现对待测过程变量的测量 软测量的基本思想是把自动控制理论与生产工艺过程知识有机结合起来，应用计算机技术，对于一些难于测量或暂时不能测量的重要变量（主导变量），选择另外一些容易测量的变量（辅助变量），通过构成某种数学关系来推断和估计，以软件来代替硬件功能 1.4 软测量的意义与适用条件 软测量的意义：1.能够测量目前由于技术或经济的原因无法或难以用传感器直接检测的重要的过程参数,2.有助于提高控制性能 软测量的适用条件：1.无法直接检测被估计变量，或直接检测被估计变量的自动化仪器仪表较贵或维护困难；2.通过软测量技术所得到的过程变量的估计值必须在工艺过程所允许的精确度范围内；3.能通过其他检测手段根据过程变量估计值对系统数学模型进行校验；4.被估计过程变量具有灵敏性、精确性、鲁棒性等特点 2 软测量技术的数学描述和结构 软测量的数学描述： 软测量的目的就是利用所有可以获得的信息求取主导变量的最佳估计值，即构造从可测信息集θ到 ? 的映射，其中可测信息集θ包括所有的可测主导变量y 和辅助变量θ 、控制变量u 和可测扰动d ： ?=? (d ,u ,θ) 主导变量 辅助变量 干扰 控制变量 软测量的结构： 3 软测量建模方法的分类 目前主要软测量建模的方法: 机理建模、回归分析、状态估计、模式识别、人工神经网络、模糊数学、基于支持向量机(SVM)方法、过程层析成像、相关分析和现代优化算法等多种建模方法。 基于工艺机理分析的软测量方法： ◆ 主要是运用物料平衡、 能量平衡、化学反应动力学等原理，通过对过程对象的机理分析，找出不可测主导变量与可测辅助变量之间的关系（建立机理模型），从而实现对某一参数的软测量。 ◆ 对于工艺机理较为清楚的工艺过程，该方法能构造出性能良好的软仪表；但是对于机理研究不充分、尚不完全清楚的复杂工业过程，则难以建立合适的机理模型。 基于回归分析的软测量方法： ◆ 通过实验或仿真结果的数据处理，可以得到回归模型 ◆ 经典的回归