软测量的软仪表实现与仿真应用研究

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1、软测量的软仪表实现与仿真应用研究摘要现代工业过程中许多重要变量难以在线测量，限制了过程工业的发展。软测量技术是解决这一问题的有效方法。本文从应用开发的角度研究了软测量的软仪表实现。应用RBF神经元网络，采用无监督k均值聚类确定聚类中心，和可避免矩阵求逆运算的递推最小二乘法训练网络权值的两阶段学习算法训练网络，并进一步构造双重RBF网络结构提高精度，由此构建比较有效且易实现的双重RBF神经网络的软测量建模方法。选用嵌入式工业计算机作为硬件平台，在基于WinCE操作系统的软件平台上用EVC为开发工具，实现了基于嵌入式系统的工业过程软仪表。并

2、将嵌入式系统的软件移植到普通PC机上。实现了PC版的软测量软件包。把软仪表应用在上海焦化厂甲醇精馏生产装置中的甲醇浓度S2的软测量中，取得了较好的效果。关键词：软测量，径向基函数神经网络，K均值聚类，最小二乘法，WinCE，嵌入式系统，VStudiesonImplementofSoftSensingApparatuswithSimulationApplicationsABSTRACTInmodernindustrialprocess,manyvariablesarehardtobemeasuredon-line.Softsensingt

3、echnologyisavalidwaytosolvethisproblem.ThispaperImplementsthesoftsensinginstrument.Byusingk-meansproceduretoestablishclusterandrecursionalgorithmtotrainthenetwork’sweightvalueandbuildingupadoublenetworkstructuretoimprovethenetwork’saccuracy,ansufficientandstraightforward

4、algorithmoftheRBFneuralnetworkisconstructed.Toimplementthissoftsensorinstrument,industrialembeddedcomputerisusedforhardwareplatform,andthesoftwareisprogrammedwithEmbeddedvisualC++.Also,thispapertransplantstheEmbeddedsoftwaretothePCsystemtoimplementthePCversionofsoftsenso

5、rprogram.Thismethodisusedtoestimatethemethanolconcentration,andgoodresultsareobtained.KEYWORDS：softsensor，radialbasisfunctionneuralnetworks，k-meansprocedure，recursionalgorithm，WinCE，EmbededSystemVI上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文

6、不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：王亮日期：2006年2月20日III上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授

7、权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：王亮指导教师签名：邵惠鹤日期：2006年2月20日日期：2006年2月20日IV上海交通大学硕士学位论文第一章概论§1.1软测量在工业过程控制领域的作用工业过程大致可以分为连续过程工业、离散制造工业和间歇工业三大类，其中连续过程工业在国民经济中占有重要的地位，通常简称为过程工业。过程控制指的就是连续过程工业的自动控制问题。过程控制的发展是与控制理论、仪表、计算机、计算机通讯与网络以及其它相关学科的发展紧密有关的。过程控制发展大致经历了七十年代以前的简单控制系统、七

8、十年代至八十年代的先进控制系统和九十年代以来的综合自动化系统（CIPS）这样三个发展阶段（罗健旭，2004）。在七十年代至八十年代，由于计算机技术的大力发展，分布式工业控制计算机系统（DCS）的出现与成熟，