[發明專利]一種在線檢測明膠濃度的軟測量方法

無效

• 申請號: 201310131709.0
• 申請日: 2013-04-17
• 公開（公告）號: CN103267826A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 刁芬;孟麗
• 申請（專利權）人: 沈陽大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司 21205
• 代理人: 趙越

技術領域

本發明涉及一種檢測明膠濃度的方法，特別是涉及一種在線檢測明膠濃度的軟測量方法。

背景技術

明膠企業在生產明膠過程中，提膠工序是生產中較關鍵的中心工序，提膠工序進度的快慢可影響到整個明膠生產速度。而明膠濃度是提膠過程中最重要的工藝參數，它直接影響著明膠的生產質量，在明膠生產中具有很重要的指導意義。

?目前，明膠企業對明膠濃度的測定采用人工定時采樣、離線測量的方法，但由于采樣時間間隔較長，人工測定時間滯后較大，不能為自動控制提供檢測數據，對指導生產不利。因此，實現對明膠濃度的在線實時檢測，對明膠企業提高生產效率和產品質量至關重要。而軟測量方法是目前實現明膠濃度測量的最有效、最經濟、最快捷的檢測方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在線檢測明膠濃度的軟測量方法。該方法實現了明膠濃度的在線實時自動檢測，為明膠生產過程實現自動控制提供了檢測數據，能夠及時指導明膠生產，有利于提高明膠生產質量和提高生產效率。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種在線檢測明膠濃度的軟測量方法，所述方法包括以下步驟：進行過程數據的采集，采樣數據預處理，建立軟測量模型，利用模型計算明膠溶液濃度；進行過程數據的采集為：現場采集不同工況下明膠溶液溫度、時間和密度值作為軟測量建模的輔助變量；采樣數據預處理：包括異常數據的處理、隨機誤差的處理、歸一化處理；建立軟測量模型為：建立組合Elman神經網絡模型拓撲結構，確定各單一神經網絡模型結構和訓練算法，進行組合神經網絡權值的確定；利用模型計算明膠溶液濃度為：將所求得的各個單一神經網絡模型的加權系數帶入組合神經網絡模型，當組合模型輸入為明膠溶液密度、溫度和所對應的采樣時間時，利用該組合模型即可計算出相應數值，對該數值進行反歸一化處理后，便得到明膠濃度值。

????所述的一種在線檢測明膠濃度的軟測量方法，所述進行過程數據的采集中，溫度通過溫度傳感器讀取，通過手持式分光儀檢測明膠溶液的濃度值，并用密度計測出溶液的密度。

????所述的一種在線檢測明膠濃度的軟測量方法，所述異常數據的處理按照Bessel公式計算溫度（T）的標準偏差：?????????????????????????????????????????????????；若某一溫度樣本數據的偏差（）滿足：，則認為是異常數據，予以剔除。

????所述的一種在線檢測明膠濃度的軟測量方法，所述隨機誤差的處理將經過誤差處理后剩余的溫度、密度和粘度數據分別采用平均值濾波算法，去除采樣數據中的隨機誤差。

所述的一種在線檢測明膠濃度的軟測量方法，所述歸一化處理，將經過隨機誤差處理后的r個溫度數據歸一化到[0,?1]區間內為：

?????；???；其中，為第個經過歸一化處理后的溫度數據，為r個溫度采樣數據的最小值，為r個采樣數據的最大值。

所述的一種在線檢測明膠濃度的軟測量方法，所述建立組合Elman神經網絡模型拓撲結構，將多個Elman神經網絡模型組合在一起，構成組合神經網絡模型。

所述的一種在線檢測明膠濃度的軟測量方法，所述確定各單一神經網絡模型結構和訓練算法，將歸一化處理后的r個樣本數據分成兩組：一組作為各單一神經網絡模型的共同初始訓練數據集，分別對各單一Elman神經網絡進行訓練；另一組作為校驗數據集，用于校驗所建立的神經網絡模型。

?所述的一種在線檢測明膠濃度的軟測量方法，其組合神經網絡權值的確定，各權系數的確定采用最小化最大絕對誤差作為求解組合神經網絡的組合權重的標準。

進一步說明如下：

1.過程數據的采集

????現場采集不同工況下明膠溶液溫度（T）、時間（t）和密度（）值作為軟測量建模的輔助變量。其中，溫度（T）可以通過溫度傳感器讀取，并記錄相對應的時間（t），同時，通過手持式分光儀檢測明膠溶液的濃度值（c），并用密度計測出溶液的密度（）。將同一時刻記錄的明膠溶液溫度、時間、密度及濃度值作為一組樣本數據（T，?t，，c），每隔半小時左右，重復此操作，直到所采集到所需要的樣本數為止。

2.采樣數據預處理

????、異常數據的處理

對所采集到的各組溫度值、密度值和粘度值分別計算其算數平均值為、和；并分別計算其偏差值、、（），按照Bessel公式計算溫度（T）的標準偏差：???????????????????????????????????

??????????????????????