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基于信息融合的气相PE反应器结块监测

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摘要

第一章 绪论

1.1 研究目的和意义

1.1.1 气相PE生产发展简介

1.1.2 实际生产中存在的问题

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 信息融合技术概述

1.3.1 信息融合技术的发展与现状

1.3.2 信息融合技术故障诊断简介

1.4 文本主要工作与结构体系

第二章 冷模实验装置及气相PE反应器结块监测系统设计

2.1 气相聚乙烯工艺装置简介

2.1.1 实际气相聚乙烯流化床生产装置介绍

2.1.2 气相聚乙烯液化床中试实验装置介绍

2.2 气相PE流化床冷模实验装置设计与实现

2.3 基于声波振动信号的气相PE流化床反应器结块监测系统

2.3.1 声发射技术简介

2.3.2 声波振动信号来源及分析

2.3.3 基于声波振动信号的气相PE流化床反应器结块监测系统硬件设计

2.3.4 基于声波振动信号的气相PE流化床反应器结块监测系统软件设计

2.4 气相聚乙烯流化床冷模实验设计

2.5 小结

第三章 气相PE反应器声波振动信号特征参数提取及分析

3.1 语音识别概述

3.2 气相PE流化床反应器内部物料声波振动信号分析

3.2.1 信号时域分析

3.2.2 信号频域分析

3.2.3 其他特征参数分析

3.3 声波特征参数提取及分析

3.3.1 原始信号预处理

3.3.2 声波振动信号的MFCC特征参数提取及分析

3.3.3 声波振动信号的LPCC特征参数提取及分析

3.4 声纹特征参数维度确定

3.5 小结

第四章 基于柔化SVDD的气相PE反应器结块监测模型

4.1 引言

4.2 支持向量数据描述的监测模型建立

4.2.1 支持向量数据描述思想

4.2.2 支持向量数据描述基础理论

4.2.3 核函数及相关参数的确定

4.2.4 单类别SVDD结块监测模型

4.2.5 多类别SVDD结块监测模型

4.2.6 小结

4.3 基于柔化SVDD的结块监测模型建立

4.3.1 模糊数学理论概述

4.3.2 隶属度函数介绍与选择

4.3.3 基于柔化SVDD流化床结块监测模型建立及实验结果

4.4 小结

第五章 基于D-S证据理论的信息融合PE反应器结块监测

5.1 引言

5.2 多传感器信息融合技术介绍

5.2.1 多传感器信息融合技术定义

5.2.2 多传感器信息融合基本原理

5.2.3 多传感器信息融合技术层级

5.2.4 多传感器技术融合算法

5.3 基于D-S证据理论的信息融合PE流化床反应器结块监测

5.3.1 Dempster-Shafer证据理论基本理论

5.3.2 Dempster-Shafer合成规则

5.4 基于D-S证据理论信息融合的气相PE流化床反应器结块监测

5.4.1 采用多传感器信息融合的原因

5.4.2 基于D-S证据理论信息融合的气相PE结块监测框架

5.4.3 实验结果及分析

5.5 小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介

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摘要

聚乙烯(Polyethylene,简称PE)是一种常见热塑性树脂,由乙烯单体经过聚合反应而成。自1922年成功合成,到产品产业化至今已有60多年历史,且占居全球五大泛用树脂之首。在我国,PE也是合成类树脂产能最大、进口量最大的品种,且采用气相法工艺生产PE超过60%。虽然气相法生产工艺具有众多优点,但与溶液法相比,存在传质传热不均等现象,直接导致物料结块、料位非正常波动、流型不稳定等问题。若对其处理不及时,则会带来经济损失及安全隐患。
  针对气相法PE生产特点及现有检测技术,设计冷模流化床实验装置及基于信息融合的气相PE反应器结块监测系统。通过利用声发射技术对气相PE流化床反应器进行声波振动信号的采集,并对原始信号进行预处理与声纹特征参数的提取及分析。结合统计学习方法中的支持向量数据描述进行单传感器单类别及多类别结块监测模型的建立及识别,并通过隶属度函数对识别结果的柔化处理,关联距离差与粒径关系。最后通过利用D-S证据理论对多个传感器通道识别结果进行决策层级信息融合,在一定程度上实现了对正常物料状态,微结块物料状态及重结块物料状态的准确识别。
  大量实验结果表明:声波振动信号可以很好的反映气相PE流化床反应器内部物料粒径差异性;对原始信号进行MFCC及LPCC特征参数提取并将其组合,从而有效的提升了类间距离,增加数据可分性;且将多种确定粒径均一物料数据进行二次监测模型的训练,有效地实现了对粒径不均一的混合物料识别;最终通过对多个传感器(通道)的识别结果进行D-S证据理论的信息融合,在一定程度上提升识别全局性,降低了不确定性等,充分验证了信息融合方法的有效性,且该方法实现较为容易,开放性较好,具有较高的工程实用意义。

著录项

  • 作者

    董叶伟;

  • 作者单位

    北京化工大学;

  • 授予单位 北京化工大学;
  • 学科 控制科学与工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 赵众;
  • 年度 2016
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TQ325.12;TQ320.51;
  • 关键词

    聚乙烯; 聚合反应; 结块监测系统; 信息融合;

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