高等过程控制—第9章软测量技术介绍.ppt

3.10基于现代非线性信息处理技术的软测量建模 　 基于现代非线性信息处理技术的软测量是利用易测过程信息（辅助变量，它通常是一种随机信号），采用先进的信息处理技术，通过对所获信息的分析处理提取信号特征量，从而实现某一参数的在线检测或过程的状态识别。 这种软测量技术的基本思想与基于相关分析的软测量技术一致，都是通过信号处理来解决软测量问题，所不同的是具体信息处理方法不同。 该软测量建模方法的信息处理方法大多是各种先进的非线性信息处理技术，例如小波分析、混沌和分形技术等，因此能适用于常规的信号处理手段难以适应的复杂工业系统。相对而言， 基于现代非线性信息处理技术的软测量建模方法的发展较晚， 研究也还比较分散。该技术目前一般主要应用于系统的故障诊断、 状态检测和过失误差侦破等，并常常和人工神经网络或模糊数学等人工智能技术相结合。 4 软测量技术的工业应用 首先，在过程操作和监控方面有十分重要的作用。 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。 过程控制应用 软仪表对过程控制也很重要，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。 推断控制系统框图 过程优化中应用 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。 思考与练习题 1. 阐述软测量技术的概念。  2. 简述软测量的基本内容。  3. 简述软测量的基本方法。  4. 阐述软测量与软仪表的差别。  5. 阐述已学过的软测量技术的种类。  6. 阐述辅助变量的选择原则。  7. 阐述影响软测量的主要因素。 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 基本模糊控制：针对特定对象设计，控制效果好。控制过程中规则不变，不具有通用性，设计工作量大。 自组织模糊控制：某些规则和参数可修改，可对一类对象进行控制。 智能模糊控制：具有人工智能的特点，能对原始规则进行修正、完善和扩展，通用性强。 * 软测量技术soft-sensing technique 主要内容 1、软测量技术概述 2、软测量技术的实现及性能影响因素 3、软测量技术的分类 4、软测量技术工业应用 1、软测量技术概述(1/3) 随着现代工业过程对控制、计量、节能增效和运行可靠性等要求的不断提高，现代过程检测的内涵和外延较以往有很大的深化和拓展。 常规过程参数的测量信息已不能满足工艺操作和控制要求； 仪表测量精度要求越来越高，测量从静态向动态发展。 系统的复杂性、不确定性增加了过程参数检测 研制新型仪表，硬件形式实现参数在线直接测量 间接测量思路 软测量技术 1 软测量技术概述(2/3) 软测量技术又称作软仪表技术，就是依据易测的过程变量(常称为辅助变量或二次变量，Secondary Variable)与难以直接检测的待测变量(常称为主导变量，Primary Variable)间的数学关系，根据某种最优准则，采用各种计算方法，用软件实现对待测变量的测量或估计。 软测量技术的基本思想很早就得到了应用； 80年代中后期，软测量技术作为一个概括性科学术语被提出； 1992年，T. J. Macvoy在Automatic发表了 “Contemplative Stance for Chemical Process Control”的IFAC 报告，明确指出软测量技术将是今后过程控制的主要发展方向之一。 早期的软测量技术主要用于控制变量或扰动不可测的场合，其目的是实现工业过程的先进控制，而今该技术已渗透到需要实现难测参数的在线测量的各个领域。 1 软测量技术概述(3/3) 　　 　　2.1 辅助变量的