基于KPCA－LSSVM的氧化铝粉流量软测量建模--任务书

任务书

题    目          基于KPCA－LSSVM的氧化铝粉流量软测量建模            

学生姓名               班    级               学  号              

题目类型   科学研究    指导教师         系主任               

一、文档的技术背景和设计依据 

在铝电解生产过程中，氧化铝物料输送是一个极为重要的环节，其输送技术及环节控制会直接影响铝电解生产的稳定和氧化铝单耗。在氧化铝输送过程中，尽管氧化铝粉流量受风压、风流量、风管调节阀开度、物料因素（如湿度、氧化铝粉的批次）、温度及溜槽内物料量间的动态平衡关系等因素的影响，具有较强的相关性和非线性。但是国内多数氧化铝储运线均配备了先进的计算机监控系统，其中与氧化铝粉流量相关的诸如风压、风流量等现场数据均已有全面的检测，这为通过软测量技术实现氧化铝粉流量的在线测量提供了有利条件,

因此以软测量方法为手段，对确保安全生产和提高生产效率都有极其重要的意义。

本文档是在学生已学过《过程控制》、《智能控制》、《计算机仿真》和《计算机控制技术》课程的基础上，通过对氧化铝输送过程的工艺机理分析，确立辅助变量、进行数据采集及相应的预处理，然后采用FCM的多模型融合算法建立氧化铝输送中氧化铝粉流量的软测量模型，并以matlab为仿真试验平台，分析不同建模方法的预测精度、泛化能力，验证所建模型的有效性及可行性。

二、文档的任务

1. 熟悉铝电解生产过程中氧化铝输送的工艺流程，查阅相关科技文献，掌握其相关技术要求；

2. 熟悉软测量技术的理论基础，掌握数据采集和预处理技术；

3. 掌握常用软测量建模原理、特点及建模方法；

4. 熟悉Matlab在先进过程控制中的应用及编程方法；

5. 采用KPCA－LSSVM算法建模，并进行Matlab仿真；

6. 撰写文档；

7. 指定内容的外文资料翻译。

三、文档的主要内容、功能及技术指标

1．文档的主要内容

1）氧化铝输送过程的工艺流程分析及辅助变量的选取；

2）数据预处理方法简介及选择； 

3）软测量技术简介；

4）典型建模方法的算法分析；

5）氧化铝粉流量模型的建立；

6）Matlab仿真及可行性分析(包含样本数据个数变化的验证分析)。

2．文档实现的主要功能及技术指标

1）离线估计氧化铝粉流量；

2）要求所建模型的预测精度高、泛化能力强，力求均方差根，最大绝对误差。

3．其它需要说明的问题

文档过程要求

1）根据文档题目要求，充分利用所学基础理论知识，自学所需的相关知识，提高知识的综合应用能力和创新能力；

2) 遵守学校有关毕业文档的规章制度；

3) 按时、独立、创新地完成文档任务。

四、文档提交的成果

1. 文档（不少于50页，约2万字左右）

2. 中、英文摘要（中文摘要约200字，3—5个关键词）

3. 文档简介

4. 外文资料翻译（约5000汉字）

五、文档的主要参考文献和技术资料

1. 张晓华.控制系统数字仿真与CAD[M]. 机械工业出版社.         

2. 王淑红.过程控制工程[M].化学工业出版社.

3. 张磊MATLAB实用教程[M].人民邮电出版社.

4. 刘金琨.先进PID控制-MATLAB仿真[M]. 电子工业出版社.

5. 袁沈勇等.MATLAB程序设计[M].电子工业出版社.

6. 俞金寿.工业过程先进控制[M].中国石化出版社.

7. 薛定宇.MATLAB辅助控制系统设计与仿真[M]. 电子工业出版社.

8. Chunyan Lu, Wei Li, Weirong Liu. Application of Soft Sensor based on LS-SVM on Estimation of Alumina Powder Flow. 2009ICMTMA.

9. 李 炜,石连生,李征宏.基于双层智能结构的多模型软测量方法研究[J].化工自动化及仪表,2007,34(6):58-61.

10. YuqingChang, ZheLv, FuliWang, ZhizhongMao, XiaogangWang. Soft Sensing Modeling Based on Stacked Least Square-Support Vector Machine and Its Application[J]. Proceedings of the 6th World Congress on Intelligent Control, 2006: 4846-4850.

11. 杨慧中,张文清.基于特征加权模糊聚类的多模型软测量建模[J].控制工程, 2011,18(4):524-526.

六、文档加选专题部分

    无

七、文档各阶段安排

论 文 内 容 周数 完成情况

熟悉氧化铝储运的工艺流程，了解数据预处理及常用软测量建模方法 第1周

工艺及系统已测信号背景分析，确定辅助变量 第2周

学习并确定应采用的数据预处理方法 第3周

学习各种软测量建模方法，并初步确定相应建模方法 第4周

采用算法建模 第5、6、7周

验证预测模型 第8、9周

算法结果分析和比较 第10周

模型完善，整理文档资料 第11周

撰写文档，翻译英文资料 第12周

完善文档，答辩 第13周