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基于即时学习的高炉铁水质量自适应预测控制

基于即时学习的高炉铁水质量自适应预测控制

作者：易诚明东北大学

学位级别：硕士

钢铁是现代社会中最基础的产业之一,也是我国国民经济的支柱性产业,钢铁行业的发展对于国家社会与经济的发展至关重要。高炉炼铁在整个炼钢过程中所消耗的能量占70%以上,是炼钢过程中最关键的部分。目前,高炉炼铁操作还停留在人工阶段,... 详细信息

钢铁是现代社会中最基础的产业之一,也是我国国民经济的支柱性产业,钢铁行业的发展对于国家社会与经济的发展至关重要。高炉炼铁在整个炼钢过程中所消耗的能量占70%以上,是炼钢过程中最关键的部分。目前,高炉炼铁操作还停留在人工阶段,由于高炉内部环境恶劣并且存在复杂的物理化学反应,仅依靠人工操作极易导致高炉发生工艺性故障以致事故,从而产生巨大的经济损失,因此推进高炉炼铁过程的自动化控制是进一步实现高炉稳定顺行的首选目标。铁水质量指标作为高炉内部状态的主要评判标准,可以表征高炉炼铁过程中的相关物理化学信息,通过铁水质量指标可以较全面地了解高炉的运行状态,同时为高炉自动化控制提供指导。因此要实现高炉炼铁过程的稳定顺行,并且生产出合格的铁水产品,有必要对铁水质量指标进行有效的监测和控制。而高炉内部是一个高温、高压、多相多场耦合的密闭空间,并且固-液-气多态共存,使得难以建立准确的铁水质量机理模型。此外,由于高炉炼铁过程中所呈现的缓慢时变、非线性、多输出耦合等特性,导致现有基于离线全局模型的优化控制方法无法对其进行有效控制。针对上述问题,本文依托国家自然科学基金重大课题项目(项目号:61290323),以广西柳州钢铁集团#2高炉的实际生产为研究背景,在局部学习理论框架下,开展基于即时学习的高炉铁水质量自适应预测控制的研究与应用,具体工作如下:(1)针对高炉炼铁过程的关键工艺指标--铁水[Si]的控制问题,提出一种基于线性即时学习的铁水硅含量自适应预测控制方法(JITL-ARX-APC)。该方法的特点是控制器通过K向量近邻(K-VNN)方法搜索在线数据集中的输入输出数据信息,对非线性系统进行局部线性建模,并在此基础上根据线性预测控制理论计算控制律。同时,为了有效抑制异常数据干扰,本文提出了一种工业异常数据处理机制,利用JITL学习子集中的平均数据项,对异常数据项进行填补或替换,从而抑制异常数据对控制系统的不利影响。最后,基于某大型钢铁厂2#高炉的数值仿真实验,充分验证了该方法的有效性。(2)为了进一步提高即时学习局部模型的非线性拟合能力,本文将最小二乘支持向量回归(LSSVR)非线性建模方法与即时学习方法相结合,并采用具有超线性收敛速度和全局收敛性序列二次规划(SQP)算法设计非线性预测控制器,提出了一种基于递推LSSVR即时学习的铁水硅含量自适应预测控制(JITL-RLSSVR-APC)方法。首先,从在线数据集中查询获得相似学习子集,根据学习子集中的数据样本在线递推更新LSSVR模型参数;其次,为了防止模型结构过于复杂,提出一种LSSVR模型修剪策略,删除对LSSVR模型预测性能影响最小的冗余样本,最大程度地保留模型的推广性能。最后,通过实际工业数据仿真验证,表明基于所提递推LSSVR即时学习设计的预测控制器,其预测模型预测精度更高,控制性能更好。(3)针对全面表征高炉铁水质量的多元铁水质量指标控制问题,同时为了解决多输出解耦控制的难点,本文进一步提出基于递推多输出LSSVR即时学习的多元铁水质量逆模型自适应预测控制(JITL-RMLSSVR-rAPC)方法。首先,为了实现通过在线递推的方式新增或者删除建模数据样本,本文基于多输出LSSVR(MLSSVR)模型推导出MLSSVR增量学习公式、MLSSVR减量学习公式;其次,为了加快即时学习过程中的模型校验速度,进一步推导MLSSVR快速留一法交叉验证(MLSSVR-FLOO)公式;同时,为了降低[Si]、铁水温度等多元铁水质量指标间的控制耦合,并提高模型的在线学习能力,采用递推MLSSVR即时学习策略建立过程的在线预测模型和逆系统模型,构建逆模型与被控对象串联的伪线性系统,并基于所构建的伪线性系统设计非线性预测控制器,以实现多变量逆系统自适应解耦控制;最后,采用实际工业数据进行数据试验,充分验证了所提控制方法具有良好的自适应解耦控制性能。

关键词：铁水质量即时学习多变量逆系统解耦数据驱动预测控制

鼠妇内生真菌Talaromyces malicola的次生代谢产物研究

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中国中药杂志 2024年

作者：杨晨宇陈科良刘洋易诚贾兴宝刘云宝中国医学科学院北京协和医学院药物研究所天然药物活性物质与功能国家重点实验室

对节肢动物鼠妇内生真菌Talaromyces malicola的次生代谢产物进行研究，采用硅胶柱色谱、凝胶柱色谱、半制备液相色谱等进行分离纯化，共从鼠妇内生真菌T. malicola发酵物的乙酸乙酯部位中分离鉴定出11个化合物。结合核磁共振波谱、高... 详细信息

对节肢动物鼠妇内生真菌Talaromyces malicola的次生代谢产物进行研究，采用硅胶柱色谱、凝胶柱色谱、半制备液相色谱等进行分离纯化，共从鼠妇内生真菌T. malicola发酵物的乙酸乙酯部位中分离鉴定出11个化合物。结合核磁共振波谱、高分辨质谱、紫外、红外、以及圆二色谱等分析方法确定了化合物的结构，分别为talarosesquiterpene A（1）、(3β，5α，6α，15α，22E)-5，6-epoxyergosta-8(14)，22-diene-3，7，15-triol（2）、vermistatin（3）、hydroxyvermistatin（4）、bercheminol A（5）、penicillide（6）、lunatinin（7）、penipurdin A（8）、emodin（9）、BE-25327（10）、(－)-regiolone（11）。化合物1为新的diaporol型倍半萜类化合物，化合物2、4～5、7～11为首次从篮状菌属真菌中分离得到。

关键词：鼠妇内生真菌 Talaromyces malicola 次生代谢产物

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雷达/红外兼容隐身材料设计原理及研究进展

材料导报 2024年

作者：陈易诚涂建勇李鑫范晓孟西北工业大学超高温结构复合材料重点实验室中国航发四川燃气涡轮研究院西安鑫垚陶瓷复合材料股份有限公司

近年来，现代军事探测技术和精确制导武器得到飞速发展，雷达及红外探测和制导手段的广泛应用推动雷达/红外兼容隐身材料成为目前隐身材料领域的研究热点。雷达探测和红外探测在探测原理上具有根本性差别，导致两个波段的隐身材料对电... 详细信息

近年来，现代军事探测技术和精确制导武器得到飞速发展，雷达及红外探测和制导手段的广泛应用推动雷达/红外兼容隐身材料成为目前隐身材料领域的研究热点。雷达探测和红外探测在探测原理上具有根本性差别，导致两个波段的隐身材料对电磁特性完全不同的需求。研究人员利用两个波段电磁波波长的差异实现对电磁波的差异化响应，展开了雷达/红外兼容隐身材料的设计。本文系统阐述了雷达/红外隐身的基础理论及其设计原理，综述了雷达/红外兼容隐身材料的研究现状，并对其未来发展方向进行了展望。

关键词：雷达/红外兼容隐身设计原理多频谱隐身超材料结构设计

内热针治疗LDH疗效及安全性的Meta分析

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中医临床研究 2024年

作者：潘飞肖强兵文豪易诚杰湖北中医药大学湖北省中医院于都县中医院

目的：为系统评价内热针单独应用或联合疗法治疗腰椎间盘突出症的疗效和安全性。方法：用计算机检索中国知网、CBM、中国科学期刊数据库、万方数据库、Pubmed、Web of Science、Cochrance library等国内外数据库，检索时限从建库至2022... 详细信息

目的：为系统评价内热针单独应用或联合疗法治疗腰椎间盘突出症的疗效和安全性。方法：用计算机检索中国知网、CBM、中国科学期刊数据库、万方数据库、Pubmed、Web of Science、Cochrance library等国内外数据库，检索时限从建库至2022.12公开发表的，检索主要内容为内热针单独应用或联合疗法治疗腰椎间盘突出症疗效的随机对照实验。由2名研究员独立进行资料提取、文献筛选，并对最终纳入的29项研究进行方法学质量评价，采用Revman 5.3软件进行统计学分析。结果：Meta分析显示，相比单独应用（电针、温针、针刺、西药、腰椎牵引）、联合疗法（中药、腰椎牵引、其他治疗）的对照组，内热针治疗组在提高临床总有效率（RR=1.20 95%C[I1.16,1.24],P<0.001）、减轻疼痛（MD=-1.58 95%C[I-1.78,-1.38],P<0.00001）、改善腰椎功能（MD=5.45 95%CI[4.86,6.03],P<0.00001）、提高腰椎屈曲范围（MD=1.61 95%C[I1.35,1.87],P<0.00001）、降低炎性因子（TNF-α、PEG2）以及促进β-内啡肽分泌（P<0.05）优于对照组，差异具有统计学意义。且未报道或提及内热针治疗过程中不良反应事件，倒置漏斗图分析显示纳入的研究可能存在发表偏倚。结论：内热针为主治疗腰椎间盘突出症可显著提高临床疗效、改善腰椎功能、减轻临床症状，且安全性较高，值得临床推广使用。但鉴于纳入文献质量和方法学限制，本研究结论尚需高质量、多中心、大样本量的RCT研究进一步证实。

关键词：内热针腰椎间盘突出症 Meta分析随机对照试验

基于事件驱动的无人机吊挂系统在线自适应轨迹规划

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控制理论与应用 2024年第5期41卷 817-828页

作者：蔡佳明鲜斌天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

本文针对四旋翼无人机吊挂系统空运过程中负载摆角的非线性最优调节问题,提出了一种基于事件驱动的在线自适应轨迹规划策略.在事件驱动的自适应评价网框架下,利用神经网络的逼近学习能力得到吊挂负载摆动抑制的折现最优控制律.同时结合... 详细信息

本文针对四旋翼无人机吊挂系统空运过程中负载摆角的非线性最优调节问题,提出了一种基于事件驱动的在线自适应轨迹规划策略.在事件驱动的自适应评价网框架下,利用神经网络的逼近学习能力得到吊挂负载摆动抑制的折现最优控制律.同时结合该控制律进一步规划四旋翼无人机的飞行轨迹,实现了对无人机位置的精确调节和吊挂负载摆动的快速抑制,并且显著降低了无人机机载处理器的计算负担.然后采用基于Lyapunov稳定性的分析方法,证明了神经网络输出权值估计误差一致最终有界,并证明了无人机位置跟踪误差和吊挂负载摆动运动的收敛.最后,通过飞行对比实验验证了所提出的轨迹规划策略的有效性.

关键词：轨迹规划事件驱动无人机吊挂系统摆动抑制

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长、短股骨近端防旋髓内钉治疗A2.3型股骨转子间骨折的疗效比较

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中国修复重建外科杂志 2024年第6期38卷 703-709页

作者：岳茂明杨大威哈尔滨医科大学附属第四医院骨科哈尔滨150001

目的比较长、短股骨近端防旋髓内钉(proximal femoral nail anti-rotation,PFNA)治疗A2.3型股骨转子间骨折(intertrochanteric fracture of femur,IFF)的临床疗效。方法回顾分析2020年1月—2022年12月收治且符合选择标准的54例A2.3型IFF患者临床资料,根据术中使用的PFNA主钉长度分为长钉组(PFNA主钉长度>240 mm,24例)和短钉组(PFNA主钉长度≤240 mm,30例)。两组患者性别、年龄、骨折侧别、身体质量指数、骨折至手术时间等基线资料比较差异均无统计学意义(P>0.05)。记录并比较两组患者手术时间、术中失血量、术中透视次数、术中复位质量评分、骨折愈合情况及并发症发生情况;术后1年采用Harris评分评价患者髋关节功能。根据A2.3型IFF骨折线与小转子的关系,将两组患者细分为Ⅰ型(骨折线延伸至小转子水平)、Ⅱ型(骨折线延伸至小转子下方2 cm以内)、Ⅲ型(骨折线延伸至小转子下方2 cm以外),评价各亚型患者术后稳定性及内固定物松动情况。结果短钉组手术时间、术中失血量、术中透视次数均少于长钉组(P0.05)。两组患者均获随访,随访时间12~18个月,平均13.5个月。短钉组术后稳定性评分低于长钉组(P0.05)。长钉组有3例发生并发症(包括1例入钉点偏外导致髋内翻,2例复位丢失均发生内固定物松动),短钉组有7例发生并发症(包括1例入钉点偏外导致髋内翻,6例复位丢失均发生内固定物松动),两组均无股骨前弓破损发生;两组并发症发生率比较差异无统计学意义(P>0.05)。Ⅲ型患者因例数较少未纳入统计;Ⅰ型患者中长、短钉组术后稳定性评分及内固定物松动发生率比较差异无统计学意义(P>0.05);Ⅱ型患者中长钉组术后稳定性评分及内固定物松动发生率均明显优于短钉组(P明显差异。

关键词：股骨近端防旋髓内钉股骨转子间骨折骨折稳定性

计及温度与应变率效应的超高分子量聚乙烯纤维束的拉伸力学性能

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高分子材料科学与工程 2024年第3期40卷 118-124页

作者：辛振沈超明江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212000 中船澄西(泰州)装备科技有限公司江苏泰州214514

文中针对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维束在计及温度(-60~80℃)和应变率(1×10^(-5)~3.3×10^(-2)s^(-1))的25种工况下,基于轴向拉伸实验数据,研究了UHMWPE纤维束力学性能的温度和应变率效应及其破坏模式。结果表明,UHMWPE纤维束的力学... 详细信息

文中针对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维束在计及温度(-60~80℃)和应变率(1×10^(-5)~3.3×10^(-2)s^(-1))的25种工况下,基于轴向拉伸实验数据,研究了UHMWPE纤维束力学性能的温度和应变率效应及其破坏模式。结果表明,UHMWPE纤维束的力学性能具有一定的应变率和温度效应,但后者具备更为强大的影响力,其使UHMWPE纤维束在温度高于50℃时强度产生显著下降;此外,低温在提升UHMWPE纤维束拉伸强度的同时也会削弱其力学性能的应变率效应,在-40~-60℃范围内,UHMWPE纤维束拉伸强度和失效应变基本不受应变率影响。在UHMWPE纤维束的损伤破坏模式研究中发现,在脆-韧性转变存在的温度区间内(25~80℃),转变发生的临界应变率与温度之间具有密切联系,温度每升高约30℃,临界应变率就会提升1个量级。

关键词：超高分子量聚乙烯纤维束温度效应应变率效应脆-韧性转变临界应变率

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引气剂对轻质抹灰石膏砂浆性能的影响

建筑材料学报 2024年第3期27卷 259-266页

作者：刘洁张永明同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室上海201804 同济大学材料科学与工程学院上海201804

比较了高引气剂掺量-低轻质集料掺量与无引气剂-高轻质集料掺量对轻质抹灰石膏(LPG)砂浆物理力学性能的影响,并结合压汞法(MIP)和扫描电镜(SEM)分析了引气剂对抹灰石膏孔隙特征的影响.结果表明:掺入引气剂和轻质集料的抹灰石膏内部孔隙... 详细信息

比较了高引气剂掺量-低轻质集料掺量与无引气剂-高轻质集料掺量对轻质抹灰石膏(LPG)砂浆物理力学性能的影响,并结合压汞法(MIP)和扫描电镜(SEM)分析了引气剂对抹灰石膏孔隙特征的影响.结果表明:掺入引气剂和轻质集料的抹灰石膏内部孔隙主要是气孔,随着引气剂掺量的增加,抹灰石膏内部孔隙率增加,但内部孔隙尺寸先增大后减小;高引气剂掺量-低轻质集料掺量LPG砂浆和无引气剂-高轻质集料掺量LPG砂浆达到相同性能时,引气剂可以大幅减少玻化微珠掺量,达到绿色环保节能.

关键词：引气剂玻化微珠轻质抹灰石膏砂浆性能孔隙特征

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考虑能源效率的设备预防性维护策略

计算机集成制造系统 2024年第4期30卷 1422-1432页

作者：杨亮刘勤明叶春明董明胡家瑞上海理工大学管理学院上海200093 上海交通大学安泰经济与管理学院上海200240

针对制造业生产设备能源消耗大、产品质量低、维护成本高等问题,提出了考虑能源效率的设备预防性维护决策模型。考虑到实际情况中,预防性维护成本和设备的运行能耗都与设备的退化密切相关,首先对设备的故障率进行建模,得到变动预防性维... 详细信息

针对制造业生产设备能源消耗大、产品质量低、维护成本高等问题,提出了考虑能源效率的设备预防性维护决策模型。考虑到实际情况中,预防性维护成本和设备的运行能耗都与设备的退化密切相关,首先对设备的故障率进行建模,得到变动预防性维护成本以及变动能耗,并利用质量损失成本对产品质量进行约束,同时考虑次品的回收问题。然后以维护成本最小和能效最大为优化目标,构建综合成本能效的多目标决策模型,利用改进的非支配排序算法(NSGAII)和模糊集理论,得到预防性维护阈值以及维护次数的组合。最后通过与单目标维护策略进行比较,验证了模型的有效性和实用性。

关键词：能源效率改进的NSGAⅡ 预防性维护次品回收