软测量技术概述.ppt

1.4.3 软仪表的在线校正 工业实际装置在运行过程中，随着操作条件的变化，其过程对象特性和工作点不可避免地要发生变化和漂移，因此在软仪表的应用过程中，必须对软测量模型进行在线校正才能适应新的工况。 软测量模型在线校正包括模型结构的优化和模型参数的修正两方面。 ◆ 通常对软仪表的在线校正仅修正模型的参数，具体方法有自适应法、增量法和多时标法等。 ◆ 对模型结构的优化较为复杂，它需要大量的样本数据和较长的时间。可采用基于短期学习和长期学习思想来解决。短期学习是指以某辅助变量的采样化验分析值与软测量值之差为依据，采用建模方法，修改模型系数。长期学习是指当软测量模型在线运行一段时间后，逐步积累了足够的新样本时，根据新样本，采用建模方法，重建软测量模型。 1.4.3 软仪表的在线校正 值得注意的问题： ◆ 校正数据的获取问题：在配备在线分析仪表的场合，系统的主导变量的真值可以连续得到，此时采用校正方法不会有太大问题。在主导变量的真值仅能来源于离线人工化验的场合，通常取样周期为数小时或更长，样本密度稀疏。此时，采用何种校正方法值得研究。 ◆ 样本数据与过程数据在时序上的配合问题：尤其在人工分析情况下，从辅助变量即时反映的产品质量状态到取样位置需要一定的取样时间，取样后直到产品质量数据返回现场又要耗费很长时间。因此，在利用分析值与与辅助变量进行软仪表的校正时，应特别注意保持两者在时间上的对应关系。 1.5 软测量的实施 对于大型工业生产装置，软测量通常是在生产装置现有的软、硬件平台上实施，一般包含如下基本功能块： ◆ 实时数据平台：实现各模块与生产过程交换实时数据及模块间的快速交换 ◆ I/O接口：负责过程数据的采集和软测量计算结果的输出 ◆ 故障诊断和数据处理：对过程数据进行故障诊断和所需的数据处理，为软测量的实时计算模块提供数据以及必要的信息 ◆ 监视和整定：提供给工程师或操作员的界面，给工程师提供维护的接口，可以对软测量进行监控、模型调整、参数设置、命令选择等 1.6 软测量的工业应用 由于软仪表可以像常规过程检测仪表一样为控制系统提供过程信息，因此软测量技术目前已经在过程控制领域得到了广泛应用，下图概况地表示了软测量技术在过程控制系统中的应用： 1.6 软测量的工业应用 过程操作和监控： ◆ 软仪表实现成分、物性等特殊变量的在线测量，而这些变量往往对过程评估和质量非常重要。没有仪表的时候，操作人员要主动收集温度、压力等过程信息，经过头脑中经验的综合，对生产情况进行判断和估算。 ◆ 有了软仪表，软件就部分地代替了人脑的工作，提供更直观的过程信息，并预测未来工况的变化，从而可以帮助操作人员及时调整生产条件，达到生产目标。 1.6 软测量的工业应用 过程控制：可以构成推断控制 ◆ 推断控制：利用模型由可测信息将不可测的被控输出变量推算出来，以实现反馈控制，或者将不可测的扰动推算出来，以实现前馈控制的一类控制系统。 1.6 软测量的工业应用 过程优化： ◆ 软测量为过程优化提供重要的调优变量估计，成为优化模型的一部分； ◆ 软测量本身就是重要的优化目标，如质量等，直接作为优化模型使用。 ◆ 根据不同的优化模型，按照一定的优化目标，采取相应的优化方法，在线求出最佳操作参数条件，使系统运行在最优工作点处，实现自适应优化控制。 1.7 本章小结 软测量的基本概念 软测量的数学描述和结构 软测量的分类 影响软仪表性能的因素 软测量的实施 软测量的工业应用 软测量技术 黄福珍 Huangfzh@shiep.edu.cn 教学目的和任务 软测量技术是一门有着广阔发展前景的新兴工业技术，已发展成为过程检测技术与仪表研究的主要方向之一。通过本课程的学习，使学生掌握软测量技术的基本原理和基本方法，了解较前沿的软测量应用技术，能从控制系统整体出发考虑如何应用软测量设计方法完成复杂难测过程参数的在线检测。 课程特点和要求 本课程是一门专业技术课，涉及的面较广，软测量通常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。本课程要求学生具有足够的数理统计知识和计算机知识 。 本课程的主要内容 本课程的主要内容包括：软测量技术的数学描述、结构及分类；多变量统计建模方法及其在软测量中的应用；系统辨识及其在软测量技术中的应用；基于人工神经网络的软测量方法；现代优化算法及其在软测量技术中的应用；软测量技术工程设计 主要的参考文献 潘立登，李大字，马俊英. 软测量技术原理与应用. 北京：中国电力出版社，2009 李海青，黄志尧等. 软测量技术原理及应用.