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克里金估计技术在辊道窑温度场中的应用研究

作　者: 龙威舜
导　师: 冯浩
学　校: 景德镇陶瓷学院
专　业: 机械电子工程
关键词: 温度场 辊道窑 空间估计 普通克里金 变异函数
分类号: TQ174.653.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 27次
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内容摘要


在工业生产和科学研究中,温度测量是一个重要环节。在很多时候,温度测量的目的是为了获取特定区域的温度场特征。如工业热处理炉和陶瓷工业窑炉等,它们产品的质量与温度场的分布特征密切相关。本文从空间频率、统计和变异结构等方面对温度场进行了描述,并提出了基于距离的温度场空间特征分析。研究表明温度场的稳定和均匀性满足进行克里金估计的前提条件。同时设计了基于CAN总线的温度采集系统为实验提供了平台。在温度场空间特征分析的基础上,进一步研究了辊道窑的温度场估计,即通过有限的温度测量数据对温度场空间结构特征进行估计,为窑炉的温度场控制提供观察依据。本文比较和分析了反距离加权、趋势面法、克里金估计技术等空间估计技术,认为克里金估计技术不仅考虑了观测点和被估计点的相对位置而且还考虑了各观测点之间的相对位置关系,在观测点少的情况下效果优于其他方法。最后,在比较了多种理论变异函数模型后,本文提出了应用于温度场估计的以球状模型为理论变异函数模型的普通克里金估计方法,通过仿真实验的误差分析和交叉实验验证结果表明,该方法下温度场估计精度达到10-3级。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-12
  1.1 问题提出  7-9
    1.1.1 辊道窑的介绍  7
    1.1.2 辊道窑温度场研究的必要及研究现状  7-9
  1.2 温度场估计的研究及应用  9-10
    1.2.1 空间估计技术的应用和发展  9
    1.2.2 温度场估计的研究情况  9-10
  1.3 本文研究的主要内容  10-12
第二章 空间估计技术及克里金估计技术  12-28
  2.1 空间估计技术  12-17
    2.1.1 常用空间估计技术介绍  12-16
    2.1.2 常用空间估计技术比较  16-17
  2.2 克里金估计的原理  17-20
    2.2.1 研究区克里金估计技术的选择  17-18
    2.2.2 普通克里金  18-20
  2.3 普通克里金估计技术的基础  20-27
    2.3.1 区域变量的理论  20
    2.3.2 变异函数的基本性质  20-21
    2.3.3 变异函数的理论模型  21-22
    2.3.4 实验变异函数的求取  22-23
    2.3.5 理论变异函数的拟合  23-24
    2.3.6 变异函数的套合结构  24-25
    2.3.7 理论模型的最优检验  25-26
    2.3.8 结构分析的基本步骤  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章 辊道窑温度场分析与空间模型建立  28-40
  3.1 辊道窑温度场的概述  28
  3.2 模型的建立  28-30
  3.3 温度场的空间特征分析  30-37
    3.3.1 温度场的随机性分析  31-34
    3.3.2 温度场的确定性分析  34-36
    3.3.3 结论  36-37
  3.4 基于距离的温度场特征分析  37-38
  3.5 本章小结  38-40
第四章 温度采集系统的设计  40-52
  4.1 总体设计概述  40-41
  4.2 采用CAN 总线技术的可行性分析  41-42
  4.3 CAN 主要器件介绍  42-43
  4.4 CAN 节点结构设计  43-44
  4.5 CAN 节点硬件设计  44-48
    4.5.1 温度采集模块  44-45
    4.5.2 主控制模块  45-46
    4.5.3 CAN 控制器模块  46-47
    4.5.4 RS-232 接口转换电路  47-48
  4.6 系统电源模块设计  48-50
  4.7 智能结点电路总图  50-51
  4.8 本章小结  51-52
第五章 辊道窑温度场中普通克里金估计技术的应用  52-67
  5.1 变异函数模型的建立及选择  52-58
    5.1.1 实验变异函数的计算及分析  52-53
    5.1.2 变异函数理论模型的生成及分析  53-55
    5.1.3 不同烧嘴流量下变异函数理论模型的选择及分析  55-57
    5.1.4 相同烧嘴流量下变异函数理论模型的选择及分析  57-58
  5.2 普通克里金在辊道窑温度场的估计及分析  58-63
  5.3 不同层面的温度场的普通克里金分析  63-66
  5.4 本章小结  66-67
第六章 总结与展望  67-69
  6.1 总结  67
  6.2 展望  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-73
附录  73

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 硅酸盐工业 > 陶瓷工业 > 生产过程与设备 > 烧成及设备 > 各种窑炉及附属设备 > 辊道窑
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