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乙烯精馏过程软测量技术应用研究

作　者: 陈德呈
导　师: 刘爱伦；李文涛
学　校: 华东理工大学
专　业: 控制工程
关键词: 软测量偏最小二乘神经网络最小二乘支持向量机
分类号: TQ221.211
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着现代石化企业对控制、计量、节能增效和运行可靠性等要求的不断提高,各种测量要求也日益增多。在实际生产过程中,存在着一大类变量,由于技术或经济等多重原因,目前尚难以或无法直接通过传感器进行检测,但同时又是需要加以严格控制的、与产品质量关系非常密切的过程参数。这将直接影响到产品的质量以及系统的稳定运行,给企业带来不可低估的经济损失。软测量技术随即得到快速发展。本文研究了软测量技术的若干重要方面,以最小二乘法和神经网络的理论为基础,在深入了解乙烯精馏塔工艺流程及精馏原理的基础上,进行乙烯精馏塔出口乙烯纯度软测量系统的研究。针对在线分析仪表存在测量滞后和不稳定,采用了最小二乘法、人工神经网络以及支持向量机建模技术,建立了乙烯纯度软测量的三种模型：PLS、RBFPLS及LS-SVM,并利用MATLAB系统,分别对三种模型进行离线仿真,分析了三种模型的优劣,最终得出最小二乘支持向量机模型(LS-SVM)适合用于乙烯精馏塔出口乙烯纯度估计。模型实施后,效果较好,能够为生产操作提供指导。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-20
  1.1 引言  9
  1.2 软测量技术概述  9-12
    1.2.1 软测量技术的研究现状  9-10
    1.2.2 软测量模型的数学描述和结构  10-12
  1.3 影响模型的因素  12-14
    1.3.1 选择辅助变量  12-13
    1.3.2 测量数据的预处理  13
    1.3.3 软测量建模及模型的在线校正  13-14
  1.4 软测量模型的建立方法研究  14-16
    1.4.1 机理分析的软测量方法  14
    1.4.2 回归分析建模  14
    1.4.3 状态估计建模方法  14-15
    1.4.4 模式识别建模方法  15
    1.4.5 人工智能建模方法  15-16
    1.4.6 基于模糊数学的软测量方法  16
    1.4.7 基于支持向量机的软测量方法  16
  1.5 软测量建模步骤  16-18
    1.5.1 辅助变量的初选  17
    1.5.2 样本数据的采集  17
    1.5.3 输入数据预处理  17
    1.5.4 结构选择  17-18
    1.5.5 模型的校正处理  18
    1.5.6 软测量模型的计算机实现  18
    1.5.7 软测量模型的性能评价  18
  1.6 目前关于精馏过程的研究  18-19
  1.7 本文主要的研究内容及安排  19-20
第2章乙烯精馏装置工艺流程和控制  20-26
  2.1 概述  20
  2.2 乙烯装置工艺流程概述  20-22
    2.2.1 T-303塔流程简述  21
    2.2.2 乙烯精馏塔控制方案  21-22
  2.3 乙烯精馏塔产品质量的物理意义及影响因素  22-23
    2.3.1 乙烯精馏塔产品质量的物理意义  22-23
    2.3.2 烯精馏塔产品质量的影响因素  23
  2.4 乙烯精馏塔产品质量软测量的技术路线研究  23-25
  2.5 本章小结  25-26
第3章乙烯精馏装置产品质量软测量研究  26-54
  3.1 基于回归分析的软测量建模  26-35
    3.1.1 回归分析建模方法概述  26-27
    3.1.2 偏最小二乘建模方法  27-30
    3.1.3 乙烯纯度软测量PLS模型的建立  30-33
    3.1.4 软测量模型的建立  33-35
  3.2 基于人工神经网络的软测量建模  35-43
    3.2.1 人工神经网络建模概述  35-36
    3.2.2 人工神经网络模型及学习算法  36-40
    3.2.3 乙烯纯度软测量神经网络模型的建立  40-43
  3.3 基于支持向量机的软测量模型开发  43-52
    3.3.1 支持向量机建模概述  43
    3.3.2 统计学习理论  43-45
    3.3.3 支持向量机基本原理和算法  45-48
    3.3.4 最小二乘支持向量机  48-50
    3.3.5 乙烯纯度软测量支持向量机模型的建立  50-52
  3.4 本章小结  52-54
第4章乙烯纯度软测量实施效果  54-63
  4.1 软测量模型的工程实施  54-60
    4.1.1 软测量模型的选择  54-56
    4.1.2 软测量模型的在线校正  56
    4.1.3 软测量模型的DCS组态  56-60
  4.2 软测量模型实施效果  60-61
  4.3 软测量模型实施经济效益  61-62
  4.4 本章小结  62-63
第5章总结与展望  63-65
  5.1 课题主要工作  63-64
  5.2 工作展望  64-65
参考文献  65-69
致谢  69-70
卷内备考表  70

乙烯精馏过程软测量技术应用研究

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