化学制浆过程中黑液浓度在线测量与控制

叙述化学制浆过程中黑液浓度在线测量与控制系统的设计及应用。首先介绍黑液的主要物理特性及光电在线测量方法，然后较为详细地阐述黑液浓度多模型预测控制器设计。实现了黑液浓度在线测量与闭环控制。     

甲苯歧化与C9芳烃烷基转移过程软测量模型的应用

在已建立的芳烃转化过程机理模型及其离线模拟研究的基础上,针时国内工业甲苯歧化与C9芳烃烷基转移装置,进一步研究了过程软测量模型的在线应用.合理地简化了过程模型,采用基于偏差的模型参数提出模型参数在线更新策略解决软测量模型的老化问题.该策略通过计算重要组分浓度偏差,与设定值进行比较.若大于设定值则重新选取新的数据进行预测.然后将软测量模型应用于工业装置,在线预测关键组分的浓度分布.结果表明在操作条件较大的变化范围内,在线预测趋势和预测精度均令人满意.     

生物反应过程的在线支持向量机建模优化

针对生物反应过程具有较强的非线性、时变性,建立准确的机理模型较为困难,并且复杂的机理模型也无法用于在线控制和优化。将在线支持向量机和机理模型结合,提出串并联在线自校正混合建模方法。通过对典型生化过程谷氨酸的生产过程分析,找到影响谷氨酸浓度的关键参数;从现场历史数据中选取样本,建立基于在线向量机的软测量模型。实验结果表明该模型对谷氨酸浓度预测效果较好。     

用于发酵过程在线建模的自适应局部最小二乘支持向量机回归方法

提出一种基于自适应局部学习的最小二乘支持向量机回归（LSSVR）在线建模方法。考虑样本间的距离和角度信息以获得更全面合理的相似样本集,推导了采用快速留一法在线优化模型参数的准则,并给出了发酵过程在线自适应模型选择的策略。以链激酶流加发酵过程为例,验证了所提出算法能够从过程的第2批次开始,同时对活性菌体浓度和链激酶浓度进行较准确的在线预报,较普通的局部LSSVR等建模方法具有更高的预报精度和自适应性。     

基于动态模型的在线反馈优化

针对化工过程动态波动明显、优化模型存在较多的不确定性等特点,提出了一种考虑过程不确定性、基于过程动态模型的在线反馈优化策略。将过程动态模型按一定周期离散化为差分方程,基于差分方程进行动态优化,优化目标函数为优化时域的终端时刻的经济指标,优化变量为过程的操作变量,采用非线性规划作为优化算法;优化结果在实施后根据可测输出进行在线反馈,在优化模型的差分方程中引入误差修正项,将对应时刻的状态变量和相关变量的实际值代入可求出误差修正项,从而实现在线反馈优化。仿真结果表明,与传统的稳态操作优化相比,基于动态模型的反馈优化同样可将过程运行于最优操作点,同时具有很强的实时性,在外界干扰出现时可以立即作出反应,将过程推向最优操作点。     

分布参数系统参数估计策略

最小二乘法只是一种简单意义上的拟合，无法对模型鉴别和参数估计起到积极的指导作用。本文从对管式反应器模型方程的正交配置离散出发，导出了配置方程与加权最小二乘法之间的一致性，认为对于非线性模型必须弄清状态变量的过程变化规律，才能有效地进行模型参数估计。在这一原则指导下，对反应工程研究中应注意的各种实验测量问题进行了分析，指出浓度的测定对于复杂反应来说是十分重要的，并用实例对此进行了检验。     

黑曲霉生产柠檬酸的控制论模型

黑曲霉发酵是工业生产柠檬酸的主要途径,研究该过程的动力学模型对更好地理解这一工业微生物的代谢机理有重要意义。基于黑曲霉(Aspergillus niger)柠檬酸发酵过程主要代谢途径的分析,构建了简化的碳代谢网络,建立了胞内物质和酶浓度的平衡模型。引入一阶闭环调节器模型描述发酵初期微生物酶系的建立过程。结合生物反应器模型,给出了重要宏观状态变量(如细胞物质浓度、基质浓度、产物浓度)和胞内酶浓度的动态仿真结果与实验值的对比。     

异构化机理软测量模型在工业装置中的在线应用

讨论芳烃异构化机理模型的性能及其在线应用。基于已开发的动力学模型,针对大量工业数据,进行离线模拟,结果发现模型的＂老化＂问题。为了兼顾模型的估计精度和计算效率,提出将软测量模型拆分成在线模拟计算模块和离线参数估计模块,实时更新模型参数。然后将模型应用于工业异构化装置,在线估计系统组分的浓度,结果表明,该软测量模型具有良好的性能。     

流动注射分析法在线检测R值的研究

从化学酸碱平衡理论及质子条件建立了pH,磷酸盐浓度与R值算法的教学模型,提出了一种在线快速检测R值的流动注射分析方法,并采用MCS－51单片机研制了在线R值流动注射分析仪,取得了良好的检测结果。     

在线红外结合PLS方法在线测量反应过程中的物质浓度

物质浓度是对化工过程进行研究和建模的关键因素,对物质浓度进行准确的在线测量是过程研究后续工作（在线监测、动态优化等）的基础之一。本文利用在线红外测量仪,采用部分最小二乘法建立红外吸收光谱和反应体系浓度的关系模型,通过对羟基苯甲酸乙酯反应过程实例验证,说明该模型有很好的预测效果,可用于浓度的在线测量。     

在线pH计与系统的研究

对在线pH计的特点进行了介绍，它可以连续在线监测锅炉水等的pH及其他离子浓度。提出了适宜于炉水pH电极的清洗方法。设计了在线pH检测系统，该系统为锅炉的安全生产与自动控制提供了条件。     

基于JIT-MOSVR的软测量方法及应用

针对传统多模型软测量方法在面对复杂、多变工况时缺少在线更新机制、更新时输出精度降低等问题,提出了一种基于即时学习算法(JIT)的多模型在线软测量方法(MOSVR)。离线阶段首先采用模糊C均值聚类(FCM)对训练数据进行聚类,接着采用SVR建立初始模型集。在线部分以多模型输出作为主要输出,当出现新工况时,通过在线模型更新策略(OSMU)将输出模式切换为JIT,同时多模型集进行在线更新。该方法不仅拥有多模型输出的快速性、精确性,而且在模型更新时通过JIT模式还能保证输出的连续性、稳定性、精确性。最后将该软测量方法进行了数值仿真并运用到乙烷浓度软测量中,验证了该方法的有效性。     

基于JIT-MOSVR的软测量方法及应用

针对传统多模型软测量方法在面对复杂、多变工况时缺少在线更新机制、更新时输出精度降低等问题,提出了一种基于即时学习算法（JIT）的多模型在线软测量方法（MOSVR）。离线阶段首先采用模糊C均值聚类（FCM）对训练数据进行聚类,接着采用SVR建立初始模型集。在线部分以多模型输出作为主要输出,当出现新工况时,通过在线模型更新策略（OSMU）将输出模式切换为JIT,同时多模型集进行在线更新。该方法不仅拥有多模型输出的快速性、精确性,而且在模型更新时通过JIT模式还能保证输出的连续性、稳定性、精确性。最后将该软测量方法进行了数值仿真并运用到乙烷浓度软测量中,验证了该方法的有效性。     

超声波在线浓度仪测定精盐水浓度

探讨超声波在线浓度仪测定精盐水氯化钠含量的可行性。采用超声波在线浓度仪测定方法，解决了目前盐水浓度分析耗时长，并且受环境温度的影响等问题，实现了在线监测，为生产过程控制及稳定运行提供了可靠的数据支撑。     

注塑过程熔体充填长度的动态神经网络软测量模型

提出用喷嘴压力，注射速度和螺杆位移等在线可测二次变量来预测充填长度的方法，并建立了基于动态神经网络的充填长度模型，验证结果表明，此模型可准确地在线预测各种不同形状模具中的充填长度曲线。     

关键核网络及其在发酵过程在线建模中的应用

发酵过程通常采用流加补料操作,无稳态工作点、非线性强,且重要生物量往往无法在线测量。本文提出了一种适用于非线性多输入多输出的发酵过程在线建模方法：关键核网络（key kernel network,KKN）。结合过程的先验知识给出控制模型关键节点加入的准则,使其能自适应调整模型的复杂度,以提高建模的精度和速度,并给出了关键节点增加时KKN模型的在线递推形式。将KKN应用于青霉素发酵过程的在线建模,研究表明,KKN能同时快速、准确地预报菌体和产物浓度,且随着批次的增加,过程信息不断得到积累,模型精度逐渐提高。     

聚乙烯醇生产的在线检测和精馏塔先进控制

介绍了聚乙烯醇生产过程中液体介质浓度密度以及聚合率、聚合度、醇解度等重要参数的在线检测方法，还对精馏塔的节能控制、模型预测控制进行了讨论。     

基于锌电解过程机理模型的酸锌浓度控制策略

锌电解过程是一个典型的大惯性系统，电解槽的酸锌浓度往往难以控制。提出了基于锌电解机理模型的酸锌浓度前馈-反馈控制方法，以克服电流密度、进液浓度工艺参数的扰动。首先在Scott等提出的锌电解机理模型基础上，估计了传质系数等关键参数，得到了锌电解能耗模型，再加入电解槽酸锌浓度的物料动态平衡模型，从而建立了较完整的锌电解过程仿真模型。针对电流密度变化、进料中锌浓度波动等扰动引起电解液酸锌浓度变化的情况，提出了电解液锌浓度的前馈-反馈控制策略，其中反馈通道采用PID控制，而前馈通道的增益直接由机理模型计算得到。最后以仿真模型为对象验证了该控制策略，仿真结果表明该方法简单有效。     

多相反应器的非均相特性测量技术进展

为了增大传质和传热面积，多相反应器中分散相通常以颗粒形式（气泡、液滴或固体颗粒）分散、运动于连续相流体中，与周围的连续相及其他分散相颗粒的相互作用使颗粒和颗粒群呈现复杂的时空非均相行为。多相反应器中非均相特性的准确描述是发展准确的反应器模型、进行定量诊断分析和优化设计高效反应器的必要基础。本文总结了多相反应器中颗粒和颗粒群的复杂时空行为，提出了当前多相反应器非均相特性测量正面临的在线测量、高分散相浓度和多分散相等主要难题；综述了多相反应器测量技术研究的进展，指出了PC和PV等光纤测量技术是较经济的高浓度两相反应器的在线测量技术，而侵入式照相法测量结果更准确，具备解决上述测量难题方面的可行性，具备较好的应用前景，但要实现工业在线测量仍存在一些高难度的技术问题需要解决。     

近红外技术在氯碱工业盐水浓度检测中的应用

基于近红外光谱技术，提出了一种对原料粗盐水和中间产物之一的出槽盐水的浓度检测方法。通过分析近红外光的吸收特性，可以获得盐水的浓度信息。试验结果表明：所提出的方法具有速度快、成本低、易操作等优势，可以满足氯碱生产过程中的检测要求，为盐水浓度的在线检测及浓度控制提供有力的数据支撑。