明胶浓度的软测量建模及参数优化

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1、兰州理工大学硕士学位论文明胶浓度的软测量建模及参数优化姓名：周蓓蓓申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：曹洁20100501硕+学何论文摘要提胶是明胶生产的中心环节，提胶工序进度的快慢控制了整个明胶生产的速度，胶液浓度是提胶中一项重要的质量和控制参数。提胶后得到的淡明胶液的质量高低又代表着整个工厂生产的品种、产值和利润，因此，快速准确的测量胶液浓度，在生产中具有很重要的意义。在国内明胶生产企业中，由于检测元件、工艺和技术等方面的原因，胶液浓度的在线测量测量中存在一些问题和不足，比如

2、引进国外先进设备价格昂贵，生产成本较高；使用国产浓度检测仪维护量大，不能满足生产要求；定时采样离线检测的方法精度不高且结果滞后等。本文以青海明胶公司的提胶工序为背景，针对胶液浓度在线检测存在的问题，引入软测量方法对胶液浓度进行估测，为明胶浓度的在线检测开辟了新途径，并对软仪表在控制系统中的应用进行了分析和设计。软测量作为一种在检测和过程控制领域中实现在线检测的新技术，在提高企业生产效率，保证产品质量中起着重要的作用。首先，文章从提胶工序的机理分析入手，选择了易测参数时间和温度作为软测量建模的辅助变

3、量，并对现场采集的数据进行了预处理。接下来，文章主要围绕基于最小二乘支持向量机(LSSVM，LeastSquaresSupportVectorMachine)的明胶浓度软测量模型进行研究，通过与基于径向基函数(RBF，RadialBasisFunction)的软测量模型进行仿真结果的比较，得到基于LSSVM的软测量方法具有更好的预测精度和泛化能力。同时，针对LSSVM参数难于选择中存在的问题，采用了K一均值算法(K．means)和粒子群算法(PSO，ParticlesSwarmOptimizati

4、on)相结合的优化算法，对模型参数进行优化。该算法弥补了PSO算法容易早熟和容易陷入局部极值的问题，取得了较好的效果。另外，针对软测量模型的实践性，考虑到在工业过程中原料的多样性和工艺过程的变化，本文引入了“局部LSSVM”的概念，对原模型进行了改进。仿真结果表明，改进的LSSVM软测量方法适用于小样本情况，有利于短期建模和在线校J下，可以作为软测量技术工业应用的实现基础。最后，为了满足软测量仪表的实时性要求，在青海明胶公司提胶工艺可编程控制器(PLC，ProgrammableLogicContr

5、oller)控制系统和理论研究基础上，对软测量技术的工程实现中基于过程控制与对象连接技术(OPC，ObjectLingkingandEmbeddingforProcessContr01)的MATLAB与视窗控制中心(WinCC，WINDOWSCONTROLCENTER)的数据通信问题进行了研究和设计。关键词：明胶浓度；软测量；最小二乘支持向量机；径向基函数；局部方法；可编程控制器；过程控制与对象连接技术；视窗控制中心明睃浓度的软测争建模及参数优化AbstractTheconcentrationof

6、gelatinisaveryimportantcontrolparametersofgelatinproduction，buttherearesomeproblemsofit．Atfirst，theimportequipmentformonitoringconcentrationofgelatinon-lineisSOexpensive．Then，somearedifficulttomaintainthatitisnotsuitableforapplication．Atpresent，theoff

7、-linesamplingandmonitoringmethodwithlowaccuracyisappliedingeneral．Aimingtoprovidepracticalandaffordableindustrial-scalecontroltechnologyofextraction，wedevelopedasoftsensortoestimateconcentrationofgelatinon—linebasedontemperatureandtimeintheprocess．Thi

8、sthesisfocusesonsoftsensormodelingmethodbasedonLSSVM，byanalysingmechanismoftheextractionphaseingelatinproduction，thesoftsensormethodwasadvancedfortheproblemofon—linemeasurementofgelatinconcentrations．Temperatureandtimearechosenastheauxiliaryva