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基于模糊控制和专家系统的多FACTS电压稳定协调控制

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基于模糊控制和专家系统的多FACTS电压稳定协调控制

作者：张非华北电力大学

学位级别：硕士

电压稳定是保证系统安全、稳定、经济运行的重要因素之一,电压过低或过高都不能满足系统稳定运行的要求,严重时将会损坏系统设备甚至导致电压崩溃。随着电力电子的快速发展,用于电压无功控制的SVC、TCSC和可控高抗逐渐引起了研究人员的... 详细信息

电压稳定是保证系统安全、稳定、经济运行的重要因素之一,电压过低或过高都不能满足系统稳定运行的要求,严重时将会损坏系统设备甚至导致电压崩溃。随着电力电子的快速发展,用于电压无功控制的SVC、TCSC和可控高抗逐渐引起了研究人员的关注。FACTS装置的引入在提高电压稳定性的同时也存在着交互影响,使得电压稳定问题并没有得到有效的解决。本文根据电压稳定的控制特点,提出了一种基于模糊控制和专家规则的电压稳定控制策略,其主要工作有：(1)在恒功率因数负荷和感应电动机负荷下分析SVC和TCSC补偿容量对电压稳定性的影响。首先介绍了FACTS装置的工作原理和数学模型,然后基于潮流方程分析不同负荷水平下SVC和TCSC对电压稳定性的影响,分析结果表明在简单系统中,一定范围内投入无功补偿容量越多越有利于提高电压水平,超过限值则不利于电压稳定的控制。(2)提出了基于专家规则的电压稳定协调控制策略。通过分析不同电压稳定问题的控制特点,对中长期电压稳定问题采用电压差比例控制方式,而暂态电压稳定问题采用投切控制方式,并提出了基于专家规则的电压稳定协调控制策略,然后在PSASP软件中设计SVC、TCSC和可控高抗控制器并进行仿真验证。(3)基于遗传算法对SVC和TCSC的控制参数进行优化,结果表明当两者联合补偿时,在一定范围内增大某一设备的补偿容量,越有利于提高系统的电压稳定性,但是TCSC补偿容量过多则会引起电压波动甚至起到反作用,对电压稳定控制有不利影响。(4)根据FACTS装置对电压稳定问题的控制规则,进一步提出采用模糊控制和专家规则以提高电压稳定水平的控制策略。首先介绍模糊控制原理,并在分析电压稳定控制规则的基础上,提出了基于模糊控制和专家规则的电压稳定控制方法,然后设计了SVC和TCSC的模糊控制器,最后在Matlab仿真平台上对模糊控制器的效果进行了仿真分析。

关键词：电压稳定模糊控制专家规则

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飞机排班优化模型及算法研究

飞机排班优化模型及算法研究

作者：刘婧中国民航大学

学位级别：硕士

随着经济的发展,航空运输业进入了持续、快速增长时期,这一方面为国内航空公司带来了开拓广阔的航空运输市场的新机遇,另一方面促使民营航空公司在国内市场蓬勃发展起来。近年来,高速铁路和公路的强烈冲击等使得航空公司间的竞争日益激... 详细信息

随着经济的发展,航空运输业进入了持续、快速增长时期,这一方面为国内航空公司带来了开拓广阔的航空运输市场的新机遇,另一方面促使民营航空公司在国内市场蓬勃发展起来。近年来,高速铁路和公路的强烈冲击等使得航空公司间的竞争日益激烈,与此同时,世界燃油市场价格居高不下,飞行成本急剧上扬,这些都给民航运输业带来了巨大的竞争压力。飞机是航空公司的主要运力,是决定航空公司能否正常运营的关键因素。控制和降低飞机运营成本,增强自身竞争力,成为航空公司提高企业经济效益最有效的手段。因此,研究如何有效合理地进行飞机调配,降低飞机运营成本具有重要的现实意义和经济意义。本文在综合考虑国内飞机指派易受市场供需变化影响,临时调度难度较大的特点的情况下,针对飞机排班问题进行研究。首先,通过大量研究分析国内航空公司飞机排班表,结合国内民航业的特点,总结出飞机排班中的约束条件。其次,利用运筹学等相关知识建立飞机排班优化模型,以实现飞机飞行时间尽可能接近飞机期望飞行时间为目标,提升飞机利用率,同时,降低人工排班所带来的经济、人员及资源的浪费,从而提高航空公司的经济效益。研究了几种常见的智能算法并比较各算法的优缺点,结合飞机排班优化模型,设计了基于专家规则的启发式算法。该算法能快速实现优化飞机排班计划,得到较为理想的排班结果。最后,采用航空公司的实际航班数据,进行仿真实验,并分析研究实验结果。通过与蚁群算法的排班结果进行比较,进一步说明本文建立的优化模型和基于专家规则的启发式算法在解决飞机排班问题的可行性和优化效果。

关键词：生产计划飞机排班专家规则启发式算法

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煤泥压滤过程药剂自动添加系统的研究与应用

煤泥压滤过程药剂自动添加系统的研究与应用

作者：白飞燕太原理工大学

学位级别：硕士

成庄矿选煤厂煤泥水处理过程中煤泥压滤机压滤效率低、滤饼水分高、药剂消耗量大等问题十分突出,目前该厂通过人工添加聚合氯化铝作为助滤剂,人工加药不仅会造成工人劳动强度大,而且易导致药剂溶解不完全,分散均匀性差,药剂添加量控制... 详细信息

成庄矿选煤厂煤泥水处理过程中煤泥压滤机压滤效率低、滤饼水分高、药剂消耗量大等问题十分突出,目前该厂通过人工添加聚合氯化铝作为助滤剂,人工加药不仅会造成工人劳动强度大,而且易导致药剂溶解不完全,分散均匀性差,药剂添加量控制不精确。上述问题在选煤厂具有普遍性,论文通过压滤仿真研究、药剂自动添加装置及药剂添加控制系统的设计,旨在解决上述问题。为了分析压滤过程影响因素,为药剂添加自动控制探索合适变量,论文针对成庄矿选煤厂快速隔膜压滤机的入料压滤过程中的工业运行参数进行流体仿真研究,利用Fluent中多孔介质模型进行流体过滤过程仿真研究,分析了不同粒度煤泥在滤饼中的分布情况、不同煤泥水入料浓度对压滤过程的影响及不同粒度的煤泥的入料对压滤过程的影响。在实际生产中,煤泥滤层是连续不断沉积的,其滤饼厚度也是连续增加的,本文为简化过滤过程,采用“微积分”的思想,将滤室分成许多薄层,在滤室某区域煤泥形成滤层时,将该区域设置为多孔介质,模拟滤层过滤。在仿真基础上,论文设计了压滤机助滤剂自动配置及添加系统。首先针对助滤剂配置过程,设计了助滤剂用储药箱,该储药箱采用三箱联通式,箱体一箱体二为溶药箱,设有加水管道及搅拌器,干粉药剂加入后,通过搅拌分散溶解,箱体三为储药箱,箱体二与箱体三之间设有滤板,可在加药前滤除其中的杂质,加药泵从储药箱内抽出药剂添加到煤泥桶,与煤泥水混合。其次,对储药箱的各传感器及执行机构进行了选型设计。控制器采用Allen-Bradley公司的PLC控制器1766-L32BWA,设计了基于该型号PLC的电气控制柜,触摸屏采用昆仑通态的TPC1061Ti型触摸屏。助滤剂自动添加控制系统采用PLC可编程控制器进行控制,控制方法采用前馈加反馈的方式。前馈控制以煤泥水的入料浓度及压滤周期为输入变量,根据工人经验及现场试验,制定专家规则进行加药;在反馈环节中,提出压滤机脱水效果评价模型,以由压滤机脱水效果评价模型计算出的滤饼水分偏差及其变化率作为输入信号,使用模糊算法实现反馈控制。现场应用表明:在保证压滤周期的基础上,实现了滤饼水分降低2.6%,每吨滤饼药剂消耗量减少7.24%,同时该系统对于降低职工劳动强度也起到了重要作用,具有良好的经济和社会效益。

关键词：煤泥压滤助滤剂仿真专家规则模糊控制

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煤制乙炔全流程协调控制研究

煤制乙炔全流程协调控制研究

作者：曹文康浙江大学

学位级别：硕士

乙炔是中国石油化工产业中一种很重要的基础化工原料。在该领域有着举足轻重的地位。近些年等离子裂解煤制乙炔技术逐渐代替电石法等高污染高消耗煤制乙炔技术。本文的研究对象为国内某化工厂一套在建5000吨/年的等离子裂解煤制乙炔生... 详细信息

乙炔是中国石油化工产业中一种很重要的基础化工原料。在该领域有着举足轻重的地位。近些年等离子裂解煤制乙炔技术逐渐代替电石法等高污染高消耗煤制乙炔技术。本文的研究对象为国内某化工厂一套在建5000吨/年的等离子裂解煤制乙炔生产装置,通过对装置进行稳态仿真,以及分析等离子裂解煤制乙炔工艺流程和控制需求,对煤制乙炔全流程对象进行了分工段控制方案设计,并研究了生产负荷可变条件下的等离子裂解煤制乙炔全流程协调控制策略。首先,在对煤制乙炔生产全流程四个生产工段的工艺特点进行分析的基础上,提出全流程仿真策略。本文基于ASPEN PLUS软件对煤制乙炔分离工段进行稳态模拟,得到了煤制乙炔气体分离工段工作点,然后采用MATLAB系统辨识工具建立辨识模型,并在SIMULINK中对煤制乙炔全流程的各设备进行了动态仿真建模。通过对各工段控制需求和基于反应器数量可变的全流程的协调需求的分析,设计了多层次的控制系统,包括应用于煤制乙炔反应淬冷工段的专家模糊控制模块,应用于煤制乙炔气体分离工段的模型预测控制模块,以及应用于煤制乙炔全流程的煤制乙炔全流程协调控制模块,协调控制模块是基于数据驱动和专家规则的混合协调控制模块。各模块共同构成煤制乙炔全流程协调控制仿真系统。协调程序的仿真运行结果表明,本文设计的煤制乙炔全流程协调系统对于反应器数量变化所引起的负荷变化,响应较未投运协调系统时更为及时,可以在清焦周期内进行更长时间的有效生产,在实际生产中,具备参考意义。

关键词：煤制乙炔协调控制专家规则预测控制数据驱动

磨矿过程运行的智能监督控制软件的设计与开发

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磨矿过程运行的智能监督控制软件的设计与开发

作者：王天祥东北大学

学位级别：硕士

磨矿过程是冶金、有色、水泥、材料等工业生产领域的重要工序。选矿工业中,磨矿过程的作用就是将大颗粒矿石磨碎到一定的粒度,使有用矿物与脉石单体解离,以便后续作业能对有用矿物进行有效选别。磨矿粒度是衡量磨矿过程运行品质最重要... 详细信息

磨矿过程是冶金、有色、水泥、材料等工业生产领域的重要工序。选矿工业中,磨矿过程的作用就是将大颗粒矿石磨碎到一定的粒度,使有用矿物与脉石单体解离,以便后续作业能对有用矿物进行有效选别。磨矿粒度是衡量磨矿过程运行品质最重要的工艺指标,直接制约着选矿产品质量和金属回收率的高低,影响着整个选矿厂的经济技术指标。由于磨矿过程关键工艺指标磨矿粒度难以在线测量,且与过程控制回路输出之间的动态特性表现为强非线性、强耦合、大时滞等综合复杂特性,难以用精确数学模型描述,且随生产工况和边界条件的变化而变化,因此采用经典PID以及常规基于数学模型的控制方法难以保证工艺指标在合理范围内,必须采用先进运行控制方法对磨矿生产过程中的关键工艺参数进行运行优化控制。本论文课题来源于“973”国家重点基础研究发展计划中的“复杂生产制造全流程一体化控制系统整体控制策略与运行控制方法”课题;依托东北大学流程工业综合自动化国家重点室验室的生产制造全流程一体化控制实验平台,本论文主要根据研究的磨矿过程智能监督运行控制算法设计和开发了磨矿过程运行的智能监督控制软件,该智能监督控制软件可为运行控制方法研究者进行算法开发和验证,也可为实际工业用户提供操作培训和指导,并且具有实际工程应用的前景。本文具体研究工作如下： (1)首先对工业过程控制和磨矿过程运行控制的研究现状进行了综述。然后在分析磨矿过程工艺流程的基础上,针对磨矿过程运行控制现状,指出了磨矿过程运行控制中的问题,以及开发磨矿过程运行的智能监督控制软件的意义。 (2)阐述了磨矿过程运行的智能监督控制策略和方法,该智能监督控制方法由过程控制系统设定值优化、粒度预报、动态调节、磨机过负荷诊断与调节等模块组成。其中设定值优化模块采用QP算法进行优化设定;粒度预报模块采用案例推理方法实现粒度的预报：动态调节模块采用模糊推理方法对初始回路设定值进行校正;过负荷诊断与调节模块采用专家规则方法确保运行过程中的安全性。 (3)针对磨矿过程控制系统的组成及特点,分析了磨矿工艺流程,根据研究的磨矿过程智能监督运行控制算法对磨矿过程运行的智能监督控制软件进行设计与开发,包括软件需求分析、软件结构、软件功能、智能监督控制策略及其运行流程等。由于采用面向对象的开发方式,并采用C/S架构模式,使得开发的磨矿过程智能监督控制软件具有可视化、模块化、以及可组态、可复用和通用性的优点。 (4)为了验证开发的磨矿过程运行的智能监督控制软件的合理性和有效性,构建了磨矿过程运行控制的半实物仿真实验平台,具体包括：磨矿过程运行控制系统、过程控制监控系统、过程控制系统、虚拟仪表与执行结构系统以及磨矿过程虚拟对象。然后,在构建的磨矿过程半实物仿真实验平台基础上,开展了智能监督控制软件的实验研究。测试了正常工况下和非正常工况下智能监督控制软件的运行控制效果,从而验证了智能监督控制软件的合理性和可行性以及智能监督控制策略及算法的有效性。

关键词：磨矿过程智能监督控制 QP算法案例推理模糊推理专家规则

基于EWMA控制图和规则的变风量空调箱故障诊断

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建筑科学 2014年第4期30卷 50-53,91页

作者：王海涛陈友明河南工业大学土木建筑学院郑州450001 湖南大学土木工程学院长沙410082

针对变风量空调箱故障,考虑了数据自相关性、系统动态性和瞬变过程等因素的不利影响,本文给出了1种基于EWMA控制图和专家规则的变风量空调箱故障诊断方法。残差EWMA控制图被用于检测变风量空调箱故障,该方法既可以消除空调负荷突变、运... 详细信息

针对变风量空调箱故障,考虑了数据自相关性、系统动态性和瞬变过程等因素的不利影响,本文给出了1种基于EWMA控制图和专家规则的变风量空调箱故障诊断方法。残差EWMA控制图被用于检测变风量空调箱故障,该方法既可以消除空调负荷突变、运行参数改变、开机等瞬变过程和系统动态性的不利影响,又可以消除数据自相关性对控制图性能的不利影响,可以提高故障检测的准确性。设计了基于规则的故障分类器,可分离和寻找故障源。故障诊断方法在实际系统中进行了应用和验证,验证结果表明该故障诊断方法具有较好的鲁棒性和较高的准确率。

关键词：变风量空调箱故障检测故障诊断残差EWMA控制图专家规则

维普期刊数据库

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基于煤气流量的高炉炉况诊断系统设计及实现

基于煤气流量的高炉炉况诊断系统设计及实现

作者：梁剑波中南大学

学位级别：硕士

钢铁工业是我国国民经济重要的基础产业和支柱产业,影响着我国的国内生产总值和国际国内形象。高炉是一个密闭的压力容器,同时是钢铁冶炼过程中的最重要的设备,涟钢6号高炉是一座2200m的大型高炉,其产量占涟钢总产量的50%左右,能否及时... 详细信息

钢铁工业是我国国民经济重要的基础产业和支柱产业,影响着我国的国内生产总值和国际国内形象。高炉是一个密闭的压力容器,同时是钢铁冶炼过程中的最重要的设备,涟钢6号高炉是一座2200m的大型高炉,其产量占涟钢总产量的50%左右,能否及时发现其发生的故障影响着整个涟钢的经济效益,因而保证高炉运行在高产顺行的状态十分重要。但目前国内基本应用专家系统来反映炉况,效果并不理想,因此,本文研究利用煤气流量综合其它因素来更有效的诊断炉况。高炉煤气流量的变化能准确反映出炉内煤气流的分布状态,对高炉煤气利用、悬料、管道与崩料等异常情况的反映更敏感,煤气流分布状况直接影响高炉煤气热能和化学能的利用效率。本文首先分析高炉煤气流的分布以及布料工艺,通过检测高炉炉顶煤气流量以及高炉其它的检测设备和控制参数,如煤气流量在线检测、冷风流量、热风压力等,通过数学分析计算,找出在各种条件下煤气流量的变化及其变化率的大小、冷风流量、热风压力等与炉况的关系,建立高炉炉顶煤气流量与布料以及悬料,崩料和管道等异常炉况的关系模型。其次采用模糊专家推理机制,按照现场经验建立的高炉炉况诊断推理树,对6号高炉炉况进行诊断。最后,本文采用面向对象的编程语言进行程序设计,利用数据库技术对过程数据和专家规则进行管理。高炉炉况诊断系统现场运行结果表明,系统设计合理,结构紧凑,对于悬料,崩料和管道等故障炉况的诊断命中率可以达到90%以上。系统可以为高炉的上部调剂及炉顶压力设定提供可靠依据,指导高炉生产,优化高炉操作,保证炉况顺行,从而有效地避免高炉重大事故的发生。

关键词：高炉煤气流量炉况诊断模糊推理专家规则

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智能化学滴定系统的研究与设计

智能化学滴定系统的研究与设计

作者：徐思鸿辽宁科技大学

学位级别：硕士

随着冶金化学工业的不断发展,在对物质含量进行检测时,对检测结果的准确性和快速性要求越来越高。传统检测采用的是人工滴定法,化检员通过在化学反应过程中的颜色变化对滴定终点进行判定,进而求得待测物质含量,但是采用人工滴定法时,化... 详细信息

随着冶金化学工业的不断发展,在对物质含量进行检测时,对检测结果的准确性和快速性要求越来越高。传统检测采用的是人工滴定法,化检员通过在化学反应过程中的颜色变化对滴定终点进行判定,进而求得待测物质含量,但是采用人工滴定法时,化验员的主观因素和“手”、“眼”配合的熟练度都会影响到化学滴定终点检测的精度,且人工滴定法具有检测效率低和劳动强度大等不足。为了提高检测精度和检测效率,降低劳动强度,本文研究设计了一套智能化学滴定系统。本文主要工作包括:(1)采用机器视觉技术对溶液图像进行实时采集,并通过图像颜色提取算法获得图像的RGB、HSL颜色分量。对生产现场所需检测的样品进行了大量测试,结合化学反应过程基本原理对样品各颜色分量变化情况进行分析,提出了一种通过颜色分量的斜率判断滴定终点的方法。提取测试中相关的特征参数,建立了检测化学滴定终点的专家规则。(2)通过对颜色值曲线的特性分析,发现每滴检测液的实际化学反应完成时间是随着当前化学反应完成程度动态变化的。为了抓住这种动态特性,合理分配滴定时间,提高检测速度,设计了一套模糊规则控制器控制滴定速度。(3)针对检测的实际需求,对图像采集环境进行搭建。通过分析化学反应变化趋势,对采集范围内感兴趣区域的位置和数量进行设计,得到一种最佳的图像采集方式。将本文方法应用于智能化学滴定系统的软件规划中,设计了系统运行状态监控、实时图像采集与监控、作业计划制定功能、建库和在线检测等功能模块,实现了友好的人机交互功能。以检测硫酸铜中铜含量、铁矿石中亚铁含量为例,采用本系统进行了重复性现场检测,测试表明智能化学滴定系统实现了准确判断化学反应滴定终点的功能。相比人工滴定,本系统提高了检测的速度和滴定的精度,整体上提升了检测效率;减轻了工作量,增强了检测过程的自动化水平,具有更高的经济效益和实用价值。

关键词：化学滴定滴定终点判断颜色提取专家规则模糊控制

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基于熟料质量预测的水泥生料配料优化研究

基于熟料质量预测的水泥生料配料优化研究

作者：卢新忠济南大学

学位级别：硕士

水泥制造业属于典型的流程工业,其生产过程中的任一环节都会对后续环节产生影响。由于水泥生产自身的连续性,较高的综合自动化程度是水泥生产稳定、高效、低耗的必要前提。目前国内水泥生料质量控制自动化程度较低,绝大多数水泥厂仍停... 详细信息

水泥制造业属于典型的流程工业,其生产过程中的任一环节都会对后续环节产生影响。由于水泥生产自身的连续性,较高的综合自动化程度是水泥生产稳定、高效、低耗的必要前提。目前国内水泥生料质量控制自动化程度较低,绝大多数水泥厂仍停留在人工控制或半自动控制层面。生料配料的三率值(石灰石饱和比系数KH、硅酸率SM、铝氧率IM)目标值由化验室人员依据从现场抽取的熟料样本化验结果,结合人工经验给出生料配料率值目标值;生料配料的原料配比由中控室操作人员根据出磨生料取样化验结果,以及化验室所给出的率值目标值,结合人工经验调整。可以看出,目前整个生料配料控制过程大部分由人工完成,人为因素干扰性大。另外,由于国内矿山开采不规范,原料成分波动大,下料机构不稳定等特点。很容易造成率值目标值调整不及时,原料配比精确性低,滞后时间长等问题。因此原料配比往往经过几次调整才可以奏效,调整时长达到3h,此时可能已经产生了成百上千吨不合格生料,势必会影响到回转窑煅烧,使熟料产量质量双双下降。针对上述问题,本文结合近红外在线分析仪在生料配料自动控制中的应用,旨在优化生料配料三率值目标值,协调生料配料和熟料煅烧两个生产环节,稳定水泥生料质量,进而减少窑工况的波动,提高水泥熟料质量。本文详细工作内容如下:(1)熟料质量预测模型研究。针对化验室人员根据离线熟料质量调整生料配料率值目标值,反馈时间长调整不及时,无法满足使用在线分析生料配料需求的问题,文中采用RBF神经网络算法进行熟料质量预测建模研究。基于熟料质量煅烧工艺,选取模型输入输出变量,确定变量数据提取时间匹配方案并对数据预处理;选取径向基神经网络激活函数,逐步求取模型参数,建立基于RBF神经网络的熟料KH预测模型。(2)回转窑工况划分。熟料煅烧过程具有非线性、多变量、强耦合的特性,物料在回转窑内煅烧过程中对回转窑的工况划分也是千差万别。本文主要识别因生料质量变化引起的窑工况波动,首先提取已知的生料质量历史数据,根据滞后时间对规则,提取该物料下的回转窑烧成参数数据,然后采用K-means聚类方法进行聚类,并对聚类结果分析,结合现场知识型工作者操作经验划分出四种窑工况,针对每一种工况给出相应的调正方案。(3)基于框架/规则专家系统的生料配料优化软件开发。依据上述熟料质量预测值、回转窑煅烧工况以及离线数据熟料率值给出生料配料率值目标值的,搭建适用于现场应用的专家规则系统,根据现场生产需求,使用Visual Studio平台开发生料配料优化软件。综上,结合近红外在线分析仪在生料配料中的使用,将生料配料优化软件在现场投运。结果表明,本课题研究成果对指导水泥生料质量控制,稳定生料质量,提高熟料质量和生产效率具有实际意义。

关键词： RBF神经网络熟料质量预测生料配料目标优化专家规则