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高炉铁水温度检测方法的研究进展

仪器仪表学报 2023年第12期44卷 280-296页

作者：潘冬蒋朝辉许川桂卫华中南大学自动化学院长沙410083

高炉铁水温度是分析铁水质量、判断炉温状态及评估高炉能耗水平的重要指标,铁水温度检测是钢铁行业的强制性需求。本文根据测温仪表的工作原理,将现有铁水测温技术进行分类分析,结合高炉出铁场环境特点和铁水特点,从测温原理、测温位置... 详细信息

高炉铁水温度是分析铁水质量、判断炉温状态及评估高炉能耗水平的重要指标,铁水温度检测是钢铁行业的强制性需求。本文根据测温仪表的工作原理,将现有铁水测温技术进行分类分析,结合高炉出铁场环境特点和铁水特点,从测温原理、测温位置、技术特点等方面论述了现有测温技术的优缺点。为实现高炉铁水温度的实时在线准确检测,重点介绍了红外视觉测温方法的研究进展和应用潜力。在总结现有铁水测温技术的基础上,分析了红外视觉测温方法存在的主要问题及未来研究方向,旨在为学术界和工业界研究人员提供铁水测温技术方面的一些参考和借鉴。

关键词：高炉铁水温度检测红外视觉环境认知温度补偿

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基于方向发射率校正的红外测温补偿方法

仪器仪表学报 2022年第6期43卷 213-220页

作者：潘冬蒋朝辉桂卫华中南大学自动化学院长沙410083

红外热成像仪具有实时在线、非接触获取被测对象二维温度分布等优点,在钢铁、农业、电力电子等众多领域应用广泛。但是,红外测温结果容易受到干扰因素的影响。针对方向发射率变化引起的红外测温误差,本文提出了基于方向发射率校正的红... 详细信息

红外热成像仪具有实时在线、非接触获取被测对象二维温度分布等优点,在钢铁、农业、电力电子等众多领域应用广泛。但是,红外测温结果容易受到干扰因素的影响。针对方向发射率变化引起的红外测温误差,本文提出了基于方向发射率校正的红外测温补偿方法。首先,基于红外测温原理,构建了针对方向发射率变化的红外测温补偿模型。其次,为确定补偿模型中的方向发射率,利用红外热像仪和激光扫描仪构建的三维热成像系统,提出了基于参考体的方向发射率校正方法。然后,通过多项式拟合确定方向发射率随视角变化的规律。实验结果表明所提红外测温补偿方法可以有效降低方向发射率变化造成的红外测温误差,经过补偿温度后,红外测温最大误差由9.64℃降低为2.97℃,标准差由3.57℃降低为0.71℃。

关键词：红外热成像方向发射率视角温度补偿参考体

数值界不确定性关联大系统分散鲁棒H_2/H_∞状态反馈控制

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系统工程理论与实践 2006年第2期26卷 102-107页

作者：谢永芳桂卫华蒋朝辉中南大学信息科学与工程学院湖南长沙410083

针对一类状态矩阵、控制输入矩阵及关联矩阵存在数值界不确定性关联大系统,研究其分散鲁棒H2/H∞状态反馈控制问题.基于有界实引理提出了存在分散鲁棒H2/H∞状态反馈控制器的参数化定理和两种LMI设计方法:直接LMI方法和迭代LMI,并用实... 详细信息

针对一类状态矩阵、控制输入矩阵及关联矩阵存在数值界不确定性关联大系统,研究其分散鲁棒H2/H∞状态反馈控制问题.基于有界实引理提出了存在分散鲁棒H2/H∞状态反馈控制器的参数化定理和两种LMI设计方法:直接LMI方法和迭代LMI,并用实例说明了这2种方法的有效性.理论和实验结果表明,所获得的控制器具有块对角结构,闭环大系统稳定且能优化闭环传递函数的H2/H∞性能指标.

关键词：数值界不确定性分散H2/H∞控制状态反馈线性矩阵不等式(LMI)

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大时滞系统全参数自适应预测控制策略

中南大学学报（自然科学版） 2012年第1期43卷 195-201页

作者：蒋朝辉李学明桂卫华中南大学信息科学与工程学院湖南长沙410083

针对大时滞系统纯滞后时间长、参数时变的特点,提出一种基于改进的粒子群优化的自适应预测控制算法。利用改进的粒子群优化算法对时变大时滞系统模型的全部参数进行辨识,从而克服预测模型失配对系统控制性能的影响,并且将粒子群优化算... 详细信息

针对大时滞系统纯滞后时间长、参数时变的特点,提出一种基于改进的粒子群优化的自适应预测控制算法。利用改进的粒子群优化算法对时变大时滞系统模型的全部参数进行辨识,从而克服预测模型失配对系统控制性能的影响,并且将粒子群优化算法用于预测控制滚动寻优,有效解决系统存在约束条件下的最优值求解问题。仿真结果验证所提方法的有效性和优越性。

关键词：大时滞系统全参数辨识自适应预测控制粒子群优化

“人工智能驱动的过程工业自动化与智能化”专刊前言

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控制理论与应用 2024年第3期41卷 373-374页

作者：周平蒋朝辉钟伟民那靖李明杰东北大学中南大学华东理工大学昆明理工大学太原科技大学

冶金、化工、炼油、电力、造纸、建材等大批量连续生产的过程工业(process industry,也称流程工业)是我国国民经济建设的重要支柱.工业自动化作为过程工业不可缺少的组成部分,一直是实现生产安全、平稳、优质、高效的基本条件和重要保证... 详细信息

冶金、化工、炼油、电力、造纸、建材等大批量连续生产的过程工业(process industry,也称流程工业)是我国国民经济建设的重要支柱.工业自动化作为过程工业不可缺少的组成部分,一直是实现生产安全、平稳、优质、高效的基本条件和重要保证.近年来,随着人工智能技术的飞速发展,以机器学习、工业大数据、工业互联网、数字孪生等为代表的新兴信息技术正深刻改变传统过程工业自动化的感知、分析、决策和执行过程,并正在向工业智能化迈进.在可预见的未来,在人工智能技术的驱动下,工业自动化的信息系统将能够认知和理解过程工业的物理系统,并实现建模、监测、控制、优化、决策的知识型工作自动化;而物理系统的执行单元将逐渐与人共融,最终实现人、机、物的有机融合,也即实现工业智能.

关键词：人工智能技术工业自动化工业大数据物理系统执行单元机器学习信息系统新兴信息技术

基于LIBS谱线拟合优化的生铁硅质量分数在线检测方法

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第4期53卷 1167-1178页

作者：黄倩蒋朝辉谢永芳桂卫华中南大学自动化学院湖南长沙410083 鹏城实验室广东深圳518000

为提高激光诱导击穿光谱技术(LIBS)对高炉生铁硅质量分数在线检测精度,提出LIBS谱线拟合校正的方法。首先,考虑到单一线型拟合得到的谱线积分强度与实测谱线的积分强度存在一定偏差,提出基于LIBS谱线展宽机制的最优线型选择方法,获取生... 详细信息

为提高激光诱导击穿光谱技术(LIBS)对高炉生铁硅质量分数在线检测精度,提出LIBS谱线拟合校正的方法。首先,考虑到单一线型拟合得到的谱线积分强度与实测谱线的积分强度存在一定偏差,提出基于LIBS谱线展宽机制的最优线型选择方法,获取生铁关键元素分析谱线最优展宽线型。其次,针对谱线出现短距离偏移以及特征波长、半峰宽度等拟合参数不确定的问题,提出基于蜘蛛猴优化算法求解拟合线型最优参数的方法,以实际检测值为分析参考依据求解拟合最优参数。最后,将生铁样本光谱峰值强度、积分强度等特征输入到广义回归神经网络(GRNN)中,对硅质量分数进行定标分析。研究结果表明:多元峰值强度内标法相对于一元峰值强度内标法所得的硅质量分数检测准确率更高,但相比于经过单一Gauss线型、Lorentz线型或Voigt线型拟合后的多元积分强度内标法(统称为单一线型拟合方法),其定标效果较差。而本文所提LIBS谱线拟合校正方法用于定量分析时的检测精度高于单一线型拟合方法的检测精度,确定系数R^(2)达到0.9927,均方根误差e_(RMSE)下降至0.0098。

关键词：生铁硅质量分数激光诱导击穿光谱最优线型蜘蛛猴优化算法定标分析

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基于工况知识引导注意力时间卷积网络的烧结终点预测

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控制理论与应用 2024年第3期41卷 447-453页

作者：方怡静蒋朝辉桂卫华潘冬中南大学自动化学院湖南长沙410083 南洋理工大学化学化工与生物工程学院新加坡637459

烧结终点位置的实时准确预测对于优化烧结工艺具有重要的意义.针对烧结过程中强非线性和动态时变性造成烧结终点高精度预测难的问题,本文提出了一种基于工况知识引导注意力时间卷积网络(AM–TCN)模型.首先,构建堆叠的时间卷积模块用于... 详细信息

烧结终点位置的实时准确预测对于优化烧结工艺具有重要的意义.针对烧结过程中强非线性和动态时变性造成烧结终点高精度预测难的问题,本文提出了一种基于工况知识引导注意力时间卷积网络(AM–TCN)模型.首先,构建堆叠的时间卷积模块用于充分提取烧结过程数据中深层次的非线性特征;其次,将历史工况知识引入注意力机制,引导模型在保留过程数据时序特征的同时区分不同特征的重要性;最后,构建预测模型用于烧结终点位置在线预测.工业数据实验表明,所提AM–TCN模型具有较好的烧结终点预测精度,对提升烧结过程热状态稳定性具有重要意义.

关键词：注意力机制时间卷积网络工况知识烧结终点预测

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基于最优工况迁移的高炉铁水硅含量预测方法

自动化学报 2022年第1期48卷 194-206页

作者：蒋朝辉许川桂卫华蒋珂中南大学自动化学院长沙410000 鹏城实验室深圳518000

高炉铁水硅含量是铁水品质与炉况的重要表征,冶炼过程关键参数频繁波动及大时滞特性给高炉铁水硅含量预测带来了巨大挑战.提出一种基于最优工况迁移的高炉铁水硅含量预测方法.首先,针对过程变量频繁波动问题,提出基于邦费罗尼指数的自... 详细信息

高炉铁水硅含量是铁水品质与炉况的重要表征,冶炼过程关键参数频繁波动及大时滞特性给高炉铁水硅含量预测带来了巨大挑战.提出一种基于最优工况迁移的高炉铁水硅含量预测方法.首先,针对过程变量频繁波动问题,提出基于邦费罗尼指数的自适应密度峰值聚类算法,实现对高炉冶炼过程变量的工况划分,并建立不同工况硅含量预测子模型.其次,针对冶炼过程的大时滞特性,定义相邻时间节点间的硅含量工况迁移代价函数,并提出多源路径寻优算法,实现冶炼过程中硅含量最优工况迁移路径及当前时刻硅含量最优预测值的求解.最后,基于工业现场数据验证了所提方法的有效性与准确性.

关键词：高炉炼铁铁水硅含量预测工况迁移密度峰值聚类

一类不确定大系统分散鲁棒H_∞状态反馈控制

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系统工程与电子技术 2006年第1期28卷 99-102页

作者：谢永芳桂卫华蒋朝辉中南大学信息科学与工程学院湖南长沙410083

针对一类状态矩阵、控制矩阵及关联矩阵中存在数值界不确定性关联大系统,研究其分散鲁棒H∞状态反馈控制问题。基于有界实引理提出了存在分散鲁棒H∞状态反馈控制器的参数化定理和两种线性矩阵不等式(LMI)设计方法:直接LMI和迭代LMI,所... 详细信息

针对一类状态矩阵、控制矩阵及关联矩阵中存在数值界不确定性关联大系统,研究其分散鲁棒H∞状态反馈控制问题。基于有界实引理提出了存在分散鲁棒H∞状态反馈控制器的参数化定理和两种线性矩阵不等式(LMI)设计方法:直接LMI和迭代LMI,所获得的控制器具有块对角结构,使闭环系统稳定并且满足给定的H∞性能指标。最后用数值实例说明了该设计方法的有效性。

关键词：数值界不确定性分散H∞控制状态反馈线性矩阵不等式