[發(fā)明專利]一種基于DSP飛灰含碳量測量的實時多任務(wù)調(diào)度方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810366253.9
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108982308B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 弋英民;稅瑩
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06;G06F9/48;G06F9/50;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11315
• 代理人: 楊洲

本發(fā)明公開了一種基于DSP飛灰含碳量測量的實時多任務(wù)調(diào)度方法。基于DSP采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在線測量飛灰含碳量，Protothread多線程模型實現(xiàn)非實時任務(wù)(BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)訓(xùn)練)與實時任務(wù)(飛灰含碳量在線預(yù)測)同時進行，確保多任務(wù)調(diào)度的“實時性”與“并發(fā)性”，有效避免了由于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法復(fù)雜、訓(xùn)練數(shù)據(jù)量大所造成的DSP中存儲容量有限、測量實時性差的問題，從而實現(xiàn)飛灰含碳量的實時在線測量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳感器檢測及數(shù)字信號處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于DSP飛灰含碳量測量的實時多任務(wù)調(diào)度方法。

背景技術(shù)

在工業(yè)火力發(fā)電中，飛灰含碳量是影響鍋爐燃燒系統(tǒng)的一個重要指標(biāo)，實時、在線測量飛灰的含碳量有利于調(diào)整一次風(fēng)量與入料煤粉比例，提高燃燒效率，提高鍋爐機組運行的安全性與經(jīng)濟性，同時對預(yù)防環(huán)境污染具有重要意義。

目前現(xiàn)有的飛灰含碳量測量裝置大多采用物理測量方法，包括靜電法、微波法、光學(xué)反射法等，其裝置均存在設(shè)備復(fù)雜、造價及維護成本高且測量精度影響因素較多等問題。而軟測量法，包括BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機、信息融合技術(shù)等，都具有預(yù)測精度高、泛化性能好、成本低等優(yōu)點，具有較好的應(yīng)用前景。目前對飛灰含碳量軟測量方法的研究均處于離線建模、測量階段，無實際測量的裝置，且軟測量方法均存在參數(shù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)量大、算法復(fù)雜度高等問題。由于工業(yè)現(xiàn)場對于飛灰含碳量檢測實時性要求較高，因此研究一種將復(fù)雜算法與多任務(wù)調(diào)度方法相結(jié)合，進而滿足“并發(fā)性”、“實時性”要求的飛灰含碳量測量方法，并應(yīng)用于工業(yè)處理器中，具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于DSP飛灰含碳量測量的實時多任務(wù)調(diào)度方法，以解決基于DSP采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法測量飛灰含碳量中由于算法復(fù)雜、參數(shù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)量大所造成的DSP存儲有限、測量實時性差的問題，進而實現(xiàn)飛灰含碳量的實時在線測量。

為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種基于DSP飛灰含碳量測量的實時多任務(wù)調(diào)度方法，步驟1：采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法實現(xiàn)飛灰含碳量的在線測量；

步驟2：將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法移植至DSP數(shù)字信號處理器中，進行參數(shù)在線訓(xùn)練、飛灰含碳量在線測量；

步驟3：采用Protothread多線程模型實現(xiàn)實時任務(wù)與非實時任務(wù)同時進行。

作為本發(fā)明進一步的方案，所述飛灰含碳量的在線測量方法為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，記c為飛灰的含碳量，N為管道內(nèi)飛灰樣本的濃度，則飛灰流經(jīng)管道時所產(chǎn)生的靜電信號大小與c、N成非線性關(guān)系，基于靜電傳感器采集一段時間管道內(nèi)飛灰所攜帶的靜電信號序列，記為其中為該c、N下第k次采集的飛灰樣本所攜帶的靜電信號值，K為該時間段內(nèi)采集信號的最大次數(shù)；求得該含碳量c、濃度N下飛灰的信號能量，記為f(c,N)，則飛灰樣本的信號能量f(c,N)與c、N成非線性關(guān)系，構(gòu)建輸入為信號能量、濃度，輸出為飛灰含碳量，隱含層層數(shù)為6的三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以實現(xiàn)飛灰含碳量的在線測量，其步驟包括以下兩步：

步驟A：參數(shù)在線訓(xùn)練：BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)訓(xùn)練包括兩個過程，即正向傳播與反向傳播過程，輸入信號(信號能量、濃度)經(jīng)隱含層、輸出層正向傳播得到網(wǎng)絡(luò)輸出，與目標(biāo)輸出相比產(chǎn)生誤差信號，進行反向傳播，不斷調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，直至全局誤差小于可接受誤差或達到最大迭代次數(shù)，訓(xùn)練完成，保存網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，得到預(yù)測函數(shù)；

步驟B：飛灰含碳量在線測量：對于未知含碳量的飛灰樣本，設(shè)其含碳量為c_p，DSP采集模塊實時采集管道內(nèi)飛灰樣本濃度，記為N_q，并采集一段時間內(nèi)管道中飛灰樣本的交流靜電信號序列求信號能量對f(c_p,N_q)、N_q進行歸一化處理，作為預(yù)測函數(shù)的輸入值，即可通過預(yù)測函數(shù)輸出未知飛灰樣本的含碳量測量值c_p。

作為本發(fā)明進一步的方案，所述步驟3實時任務(wù)即飛灰含碳量在線測量、非實時任務(wù)即參數(shù)在線訓(xùn)練。