软测量技术及其应用与发展

在工业生产中存在的大量过程参数,往往与生产效率、产品质量密切相关,需要加以严格控制.然而,由于技术、工艺或经济的原因,目前无法通过普通传感器对这些过程参数进行检测.软测量技术作为解决上述问题的新方法,近年来取得了重大发展.文中系统阐述了软测量技术的原理及应用现状,并分析了其现存的问题,同时,对这项技术未来的研究和发展趋势作了展望.     

基于数据驱动的盾构机密封舱土压预测

盾构机是一种暗挖地下隧道工程的专用机械。为了保证盾构机安全、高效掘进,必须控制密封舱土压平衡。盾构机掘进过程中密封舱土压受多系统、多场耦合和地质条件突变等诸多因素影响,极易导致密封舱土压失衡而引起地表塌陷等安全事故。针对难以建立有效的机理模型进行密封舱土压预测并实施控制的问题,提出了基于多粒子群协同优化的并行支持向量机(PCPSO-PSVM)密封舱土压的数据驱动建模方法。采用分而治之的原则将数据样本分成4个子集、3个层次进行并行学习,再采用交叉反馈的方式更新初始样本重新训练直至结束,得到支持向量;利用协同粒子群并行计算优化支持向量机的参数,将粒子群并行分组寻优,在各自独立的进程内进行独立搜索,最后各群体汇集到主进程,计算得到模型的全局最优参数C和σ,得到密封舱土压预测模型。基于盾构施工现场的实测数据进行了仿真实验,对密封舱内4个土压力监测点进行建模预测,结果表明该方法具有较高的计算效率和预测精度,能够满足实时在线计算预测的要求。因此,完全可以通过这些压力监测点做出整个开挖面的土压力预测,以对密封舱土压失衡做出提前预警和决策。该方法实现了基于数据的快速密封舱土压建模预测,能够为开挖面的稳定控制提供及时、准确的判断依据,指导工程实践。     

基于密封舱压力场的盾构土压平衡控制建模与仿真

为实现更准确、有效的土压平衡控制,提出一种新的密封舱土压平衡控制的建模方法.基于小波阈值去噪后的现场施工数据,采用最小二乘法建立了密封舱压力场分布模型;在此基础上,通过分析掘进控制参数与密封舱压力的关系以及土压状态发生变化的影响因子,建立了以等效压力为控制目标的密封舱土压平衡控制模型.设计了模糊自适应PID控制器,构建了土压平衡控制系统.最后,利用现场施工数据进行仿真验证,结果表明模型的有效性,为盾构掘进过程的土压平衡控制奠定了基础。     

甘油生物歧化为1,3-丙二醇过程的优化控制

An iterative optimization strategy is proposed and applied to the steady state optimizing control of the bio-dissimilation process of glycerol to 1,3-propanediol in the presence of model-plant mismatch and input constraints. The scheme is based on the Augmented Integrated System Optimization and Parameter Estimation （AI- SOPE） technique, but a linearization of some performance function in the modified model-based optimization problem of AISOPE is introduced to overcome the difficulty of determining an appropriate penalty parameter. When carrying out the iterative optimization, the penalty coefficient is set to a larger value at the current iteration than at the previous iteration, which can promote the evolution rate of the iterative optimization. Simulation studies illustrate the potential ofthe approach presented for the optimizing control of the bioTdissimilation process of glycerol to 1,3-propanediol. The effects of measurement noise, measured and unmeasured disturbances on the proposed algorithm are also investigated.     

线–板式电除尘器中RS芒刺电极放电特性研究

线–板式电除尘器中管状芒刺类电极几何形状复杂,其电场特性的数值计算面临几何建模的困难,而对电极放电特性的研究是建立合理几何模型的基础。针对实际RS芒刺电极,建立了实验平台,对电极放电特性进行了实验研究,观察确定了电极的放电部位,测量了电场伏安特性和极板电流密度分布,对比分析了电极不同部位的放电情况;利用半球面代替芒刺尖端,通过数值方法获得了电极表面静电场分布。研究结果表明,RS芒刺电极的放电位置主要集中在芒刺尖端区域;无芒刺尖端时,芒刺片会放电;无芒刺片时,芒刺管将放电;而极板电流密度分布与芒刺位置有显著对应关系,离芒刺越近,极板电流密度越大,且沿RS电极长度方向,极板电流密度分布并不均匀。     

盾构机自动控制技术现状与展望

盾构机是用于开挖隧道等地下施工的专用工程机械.由于地质条件、工况的不确定性以及掘进装备的高度复杂性,导致其施工安全问题仍然是世界性的重大技术难题.为了防止地表塌陷等灾难性事故发生,实现盾构机安全、高效掘进施工,施工过程的全自动化、智能化是盾构技术发展的必然趋势.简要介绍国内外盾构机的发展状况,重点论述盾构掘进系统及位姿自动控制技术的研究进展与现状,结合工程实际以及未来的发展趋势,分析在掘进系统的控制模型与控制策略、运动轨迹的动态规划与位姿控制、控制系统的集成与优化等方面存在的问题,并提出改进意见,尤其对掘进系统的刀盘、推进、排渣等多子系统的控制问题,提出协调控制策略.     

炼厂气膜分离氢回收装置的控制

介绍了膜分离技术在炼厂气氢回收中应用的工艺流程及控制要求,设计了基于DCS/FSC的控制系统.膜分离装置采用了TBM中低压膜,并首次使用了两段分离设计,公称处理量达11 000 m3/h,操作弹性为30%～130%,设计年开工时间为8 400 h,可产氢气6 798 m3/h,其中氢气体积分数大于91%,氢气回收率大于85%.膜分离装置的基本控制回路主要包括水冷器出口温度、旋风分离器液位、原料气人膜压力及一段、二段渗透气压力、操作温度等.通过在镇海炼油化工股份有限公司的应用证明,该工艺流程设计合理,控制系统安全可靠,整套系统取得了较高的经济效益.     

钢铁工业加热炉先进控制技术及其发展

对国内外加热炉温度控制技术的理论研究情况进行了较详细的分析，对目前加热炉控制方法中存在的问题了较为深入的探讨，指出了加热炉集成控制技术中存在的不足，同时，本文总结了温度控制技术在工程实际中的应用情况，最后对我国加热炉温度控制技术发展趋势进行了讨论。     

基于小波变换的滚动轴承故障诊断专家系统的研究

简要介绍了小波变换在滚动轴承故障特征提取中的应用。结合小波变换和专家系统技术在Delphi6平台下研制了一套滚动轴承故障诊断专家系统。详细阐述了系统的总体结构、各模块功能、知识库的组成及知识的表示、诊断推理策略等。实现了对机车滚动轴承的智能监测与诊断。     

基于生产目标的铝粉氮气雾化过程优化控制

铝液液位和温度、雾化氮气压力和温度以及环境氮气压力和温度之间，具有复杂的非线性、大滞后、强耦合和严重不确定性的特点，很难用机理建模方式获得它们的确定模型。针对这一问题，以优化铝粉粒度分布为生产目标，提出了基于RBF神经网络建立铝粉氮气雾化生产过程模型，采用改进的遗传算法对雾化过程各控制量的设定值进行优化，根据工况条件的变化动态地设定各个控制环节的设定值使铝粉氮气雾化效果达到最佳，从而提高微细铝粉收率的优化控制方法。优化前和优化后的铝粉粒度分布对比结果表明，采用该方法能显著地改善氮气雾化效果，有效提高微细铝粉收率。