黑液波美度软测量及其实现

摘要

本研究是在陕西省教育厅专项科研计划项目：造纸碱回收过程黑液浓度软测量机理及数学模型研究（07JK192）的资助下完成的。针对黑液波美度在线测量的问题，提出了基于高斯核函数支持向量机（Gaussian Kernel Support Vector Machine）的黑液波美度软测量方案。选择高斯函数为支持向量机核函数，建立了以二次蒸汽压力和黑液温度为辅助变量的黑液波美度软测量模型。初步试验结果表明，该方案能更好地对造纸工业生产中的黑液波美度进行实时监控，有效地控制新鲜蒸汽的使用率，达到节能减耗的目的。本文主要贡献是：
　　 （1）黑液波美度软测量数学模型研究
　　 分别采用样条插值核函数支持向量机SSVM（Spline Kernel Support Vector Machine）、线性核函数支持向量机LSVM（Linear Kernel Support Vector Machine）、多项式核函数支持向量机PSVM（Polynomial Kernel Support Vector Machine）和GSVM对黑液波美度进行建模。通过比较四种支持向量机回归结果，得出高斯核函数更适合对本研究黑液波美度进行建模的结论。仿真结果也表明GSVM训练集和测试集数据实际曲线与预测曲线误差较其他小，并进一步说明了核函数是如何影响支持向量机回归效果的。
　　 （2）黑液波美度软测量技术的工程实现
　　 以SIEMENS S7-300 PLC为硬件开发平台，WinCC和Step7为软件开发平台，结合陕西法门寺纸业碱回收蒸发工段DCS控制系统，设计了一种基于DCS控制系统的黑液波美度软测量开发方案。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1研究动机

1.2黑液波美度软测量

1.2.1黑液成分及性质

1.2.2软测量技术

1.2.3黑液波美度软测量方法

1.3主要工作及内容安排

2支持向量机

2.1支持向量机基础理论

2.1.1支持向量分类机

2.1.2支持向量回归机

2.2核函数

2.2.1核函数的本质

2.2.2核函数的作用与地位

2.2.3几种不同的核函数

2.2.4核函数的选取

2.3支持向量机训练方法

2.3.1块算法和固定工作样本集算法

2.3.2 SVM变形算法

3基于支持向量机的黑液波美度软测量数学模型建立

3.1黑液波美度软测量建模实现框图

3.2实验数据获取

3.2.1实验方法

3.2.2实验数据

3.3四种核函数支持向量机仿真比较

3.3.1实验数据的选取

3.3.2基于样条插值核函数支持向量机(SSVM)仿真

3.3.3基于线性核函数支持向量机(LSVM)仿真

3.3.4基于多项式核函数支持向量机(PSVM)仿真

3.3.5基于高斯核函数支持向量机(GSVM)仿真

3.4仿真分析

4黑液波美度软测量及其实现

4.1黑液波美度软测量二次变量测量仪表的选择

4.2基于S7-300PLC的黑液波美度软测量系统开发方案

4.2.1软测量系统的设计

4.2.2黑液波美度软测量实测系统设计方案

4.3基于黑液波美度软测量技术的DCS控制系统

4.3.1系统硬件组成

4.3.2系统软件组成

5总结与展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文目录及参加的研究项目