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车辆IMU软测量技术精度分析

哈尔滨工业大学学报 2022年第1期54卷 14-21页

作者：邬明宇杜永昌尹航吕靖成牛东杰张秋华危银涛清华大学车辆与运载学院北京100084 哈尔滨工业大学航天科学与力学系哈尔滨150090

为节约半主动悬架电气架构和电子控制单元(ECU)的开发流程,提出一种新的半主动悬架传感器布置方案,并给出最佳惯性测量单元(IMU)安装位置。建立通过IMU信号解算4个簧上位置加速度的精确与完备公式,选择合适的角转动次序和参考系来保证... 详细信息

为节约半主动悬架电气架构和电子控制单元(ECU)的开发流程,提出一种新的半主动悬架传感器布置方案,并给出最佳惯性测量单元(IMU)安装位置。建立通过IMU信号解算4个簧上位置加速度的精确与完备公式,选择合适的角转动次序和参考系来保证解算方法的正确性;利用最优化理论及偏导数方法结合不同的悬架权重研究传感器安装位置对软测量精度的影响,并给出了有约束条件下的最优安装位置。实验结果表明:新提出的传感器布置方案及运动学解算方法可以很好地预测4个簧上位置处的垂向加速度,并具有较高的稳定性,但是安装在不同位置处的解算精度差异较大;通过最优化理论得出的有约束最佳安装理论位置的实验结果与理论符合(均方根误差约为0.6 m·s^(-2)),相比于其他安装位置,最佳安装位置处的实验结果对不同工况均具有较高的稳定性及测量精度;相比于水平安装位置,IMU的垂向位置对最终的解算结果和精度有较大的影响。采用数形结合思想给出了一个IMU安装位置误差等值椭球面,用该椭球面可以较为清楚直观地对安装位置进行分析。

关键词：惯性测量单元IMU 半主动悬架软测量技术敏感性分析姿态运动学

MOb-GRU神经网络工业软测量建模方法与输出预测

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控制理论与应用 2022年第9期39卷 1758-1768页

作者：王珠刘佳璇中国石油大学(北京)自动化系北京102249

由于工业过程具有强非线性、动态特性与慢时变性,其完整性建模相对较难.针对工业过程的现有软测量技术并未综合考虑过程的非线性和动态特性,本文提出了一种依赖模型阶次的GRU(MOb-GRU)神经网络软测量模型,针对非线性动态过程进行全动态... 详细信息

由于工业过程具有强非线性、动态特性与慢时变性,其完整性建模相对较难.针对工业过程的现有软测量技术并未综合考虑过程的非线性和动态特性,本文提出了一种依赖模型阶次的GRU(MOb-GRU)神经网络软测量模型,针对非线性动态过程进行全动态建模.首先,在MOb-GRU的结构选择上,本文根据所研究实际对象的动态特性复杂程度确定网络的总模块数.另外,MOb-GRU能灵活设置反向更新的单元数,这种设置打破了传统GRU只能从第1个模块开始输出的限制.其次,为使记忆网络以较快的速率收敛到最优,本文分别设计了基于自适应学习率和学习率矩阵的网络训练算法.接着,仿真实验分别选取了典型的单变量与多变量非线性动态过程,并采用MOb-GRU神经网络对其进行建模和预测.最后,仿真结果证实了MOb-GRU网络结构的合理性以及训练算法的高效性.

关键词：软测量技术 MOb-GRU 非线性动态自适应学习率神经网络

基于Attention-LSTM-Kalman建模的风洞动态流量软测量

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数据采集与处理 2022年第2期37卷 463-470页

作者：周隽杰付东翔上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093

针对风洞流量测量中传统静态软测量模型估计精度低、鲁棒性差等问题,提出了注意力机制(Attention mechanism,Attention)、长短时记忆神经网络(Long short-term memory,LSTM)和卡尔曼滤波(Kalman filtering,Kalman)结合的Attention-LSTM-Kalman软测量模型:通过LSTM网络建立静态软测量模型,在此基础上,提出一种基于注意力机制的改进方案,考虑到系统的动态特性,使用卡尔曼滤波动态调整软测量模型输出序列。实验结果表明,静态预测模型LSTM的预测效果优于循环神经网络(Recurrent neural network,RNN)和门控循环单元(Gated recurrent unit,GRU)等模型;基于LSTM、Attention-LSTM和Attention-LSTM-Kalman的3种模型的对比预测测量结果表明,注意力机制能有效提高模型精准度,引入卡尔曼滤波改善了模型的动态测量特性。该模型方案在风洞系统的流量测量验证了其可行性和有效性。

关键词：深度学习长短时记忆神经网络注意力机制卡尔曼滤波软测量技术

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游梁式抽油机悬点载荷软测量方法的研究

仪器仪表学报 2021年第9期42卷 160-171页

作者：赵怀军贺可可胡定兴陆梅西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048 西安华瑞网电科技股份有限公司西安710075 长庆油田油气工艺研究院西安710018

游梁式抽油机悬点载荷的在线准确测量是井泵示功图绘制和工况分析的关键技术。针对常规杆液柱振动和电机参数等间接测量法精度较低工程应用性不强、载荷传感器直接测量法易受材质老化疲劳影响稳定性差的问题,提出了一种利用输入电参数... 详细信息

游梁式抽油机悬点载荷的在线准确测量是井泵示功图绘制和工况分析的关键技术。针对常规杆液柱振动和电机参数等间接测量法精度较低工程应用性不强、载荷传感器直接测量法易受材质老化疲劳影响稳定性差的问题,提出了一种利用输入电参数实现悬点载荷软测量的新方法。该法首先用游梁倾角直接替代惯用的曲柄转角建立抽油机扭矩因数新数学模型,其次建立电动机输入电参数、抽油机四连杆机构参数以及抽油机悬点载荷之间的关联关系,最后将采集的电动机输入电参数代入计算,并用肖维勒准则剔除奇异突变值、用均值滤波法进一步处理修正后,获得悬点载荷在线测量值。工程实验与应用结果表明,该法平均相对误差3.87%、准确性较高,稳定性好,工程实用性强。

关键词：悬点载荷四连杆机构软测量技术电机功率

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软测量技术

贵州科学 2002年第4期20卷 79-81页

作者：曹敏贵州工业大学自动化系贵州贵阳550003

软测量技术已经广泛地应用于过程控制领域 ,本文提出软测量技术所包括的主要内容 ,并逐一对其进行介绍。

关键词：软测量技术二次变量软测量模型软仪表

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软测量技术在离心泵故障诊断上的研究综述

水泵技术 2022年第6期 32-36页

作者：高云皓王秀礼智一凡朱荣生付强江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心江苏镇江212013 中国核电工程有限公司北京100840 核电泵及装置智能诊断运维联合实验室江苏镇江202013

为了确保离心泵在恶劣工况下长期运行,精准可靠的性能监测与故障诊断方法是一种行之有效的保障手段。综述了近年来软测量技术应用在离心泵故障诊断领域的研究现状,述评了几种软测量建模方法的特点和局限性,指出了离心泵软测量故障诊断... 详细信息

为了确保离心泵在恶劣工况下长期运行,精准可靠的性能监测与故障诊断方法是一种行之有效的保障手段。综述了近年来软测量技术应用在离心泵故障诊断领域的研究现状,述评了几种软测量建模方法的特点和局限性,指出了离心泵软测量故障诊断技术在研究上的不足与发展趋势。

关键词：离心泵软测量技术电流信号故障诊断综述

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游梁式抽油机冲次软测量方法研究

仪器仪表学报 2017年第12期38卷 2972-2979页

作者：赵怀军常文婷张燕朱凌建西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

游梁式抽油机冲次是影响抽油机系统运行工况的重要参数,实时精确地测量抽油机冲次是调控及优化抽油机系统效率的基础。针对现有公式法和传感器法测量冲次,存在准确性易受实际运行条件和野外环境影响、需额外增设测量器件、故障率较高等... 详细信息

游梁式抽油机冲次是影响抽油机系统运行工况的重要参数,实时精确地测量抽油机冲次是调控及优化抽油机系统效率的基础。针对现有公式法和传感器法测量冲次,存在准确性易受实际运行条件和野外环境影响、需额外增设测量器件、故障率较高等缺陷,提出一种基于自相关理论的抽油机冲次软测量方法。即建立冲次与悬点载荷函数、驱动电机输入电功率函数的周期关联关系模型,通过采集驱动电动机输入电流、电压计算实时输入电功率,利用周期信号自相关函数与原函数同周期、噪声信号自相关函数在原点集中的特性,对输入电功率函数进行自相关运算,经去除干扰后获得电功率函数周期,依据输入电功率函数周期与抽油机冲程周期、抽油机冲次的关联关系计算得到抽油机冲次,从而在不增加外设条件下实现对抽油机冲次的软测量。仿真以及某大型油田采油六大队现场试验表明,该方法实用有效、抗扰性高、测量误差不超过1%。

关键词：游梁式抽油机冲次软测量技术自相关理论

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软测量技术在铁矿石表面温度检测中的应用

重庆大学学报（自然科学版） 2009年第7期32卷 844-847页

作者：李绍铭章家岩谢富春纪萍安徽工业大学电气信息学院安徽马鞍山243002

针对进行熔滴试验来分析铁矿石的高温性能中铁矿石表面温度很难直接获得的困难,提出了运用软测量技术实现在线检测铁矿石的表面温度,以取代原有的拉格朗日插值法进行表面温度离线估算。该方法采用L-M优化算法,通过建立神经网络软测量模... 详细信息

针对进行熔滴试验来分析铁矿石的高温性能中铁矿石表面温度很难直接获得的困难,提出了运用软测量技术实现在线检测铁矿石的表面温度,以取代原有的拉格朗日插值法进行表面温度离线估算。该方法采用L-M优化算法,通过建立神经网络软测量模型,并结合神经网络的离线学习,建立输入变量和目标变量的对应关系,实现试样试验中铁矿石表面温度的在线检测。仿真结果和对比实验比较结果均表明该方法是合理可行的。

关键词：软测量技术 BP神经网络 L—M优化算法贝叶斯正则化

小儿消积止咳口服液提取过程质量标志物含量在线检测研究

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小儿消积止咳口服液提取过程质量标志物含量在线检测研究

作者：陈彬彬山东大学

学位级别：硕士

中药产业的现代化发展对中药产品质量提出了更高的要求。提取过程作为中药生产的关键基础环节,直接关系到产品的最终质量。由于中药体系的复杂性,现阶段中药提取生产仍缺乏有效的质量在线检测手段,导致生产控制滞后严重、质量批间一致... 详细信息

中药产业的现代化发展对中药产品质量提出了更高的要求。提取过程作为中药生产的关键基础环节,直接关系到产品的最终质量。由于中药体系的复杂性,现阶段中药提取生产仍缺乏有效的质量在线检测手段,导致生产控制滞后严重、质量批间一致性差。对提取过程实现在线检测是达到过程调控,提高药品质量的关键。本文以小儿消积止咳口服液的提取过程为研究对象,基于近红外光谱(Near Infrared Spectroscopy,NIRS)分析技术和软测量技术,研究药液有效成分含量的在线检测方法,解决中药提取过程质量难以实时监测的问题,对保证中药产品质量的稳定性具有重要的理论意义和应用价值。针对NIRS在线采集时易受到药液杂质、气泡、温度等因素影响导致光谱质量差、分析结果不准确的问题,设计一个适用于中药提取过程的在线NIRS分析平台。在外循环旁路采样系统中设置二级过滤装置滤除药液中杂质、通过冷却装置和温控装置以先降温后微调的方式控制药液采集光谱时的温度稳定。针对气泡问题,设计独特结构的检测流通池,消除气泡的影响,光程为2mm,并安装温度传感器实现光谱和温度数据的同时采集,以温度补偿的方式提高NIRS分析的稳定性。针对原始NIRS存在随机噪声、基线漂移、信息冗余的问题,结合使用基线校正和归一化对光谱数据进行预处理,并通过岭回归法对特征光谱变量进行筛选,最后使用偏最小二乘法对处理后的光谱数据建立离线NIRS模型,结果表明模型的泛化性能良好,对于辛弗林、连翘酯苷A、柚皮苷、新橙皮苷4种质量标志物(Quality Markers,Q-markers)的预测R2分别达到0.9963、0.9962、0.9983、0.9983。基于离线模型进一步构建在线NIRS模型,并结合使用多种预处理加温度补偿的方法优化各Q-marker的在线模型。在线检测试验中,模型对辛弗林、连翘酯苷A、柚皮苷、新橙皮苷的预测R2分别达到0.9726、0.9719、0.9844、0.9848,证明了所建模型用于在线检测的可靠性。通过在线NIRS检测获取各Q-marker的含量数据,与提取工艺参数数据建立软测量模型,基于工艺参数实现对药液质量的在线检测。针对提取工艺机理未知的问题,对不同工艺参数与Q-markers含量进行相关性分析,进一步通过参数组合的方式构造衍生工艺变量,最后通过特征选择确定关键提取工艺变量用于模型训练。针对单一算法建模的局限性,利用Stacking集成策略融合KNN、RF、GBDT、LightGBM、GRNN五种回归算法建立软测量模型,并对其进行在线检测试验。结果表明,模型对辛弗林、连翘酯苷A、柚皮苷、新橙皮苷4种Q-markers的检测误差RMSEP分别为0.0037mg/mL、0.0199mg/mL、0.0679mg/mL、0.0574mg/mL,R2 分别达到 0.9773、0.9907、0.9841、0.9894,检测效果较好,证明了应用软测量技术在线检测小儿消积止咳口服液提取过程质量变化的可行性,去除对光谱仪器的依赖,为中药制药发展经济可靠的在线检测手段提供新的思路。

关键词：小儿消积止咳口服液中药提取质量标志物近红外光谱分析软测量技术在线检测