有序神经网络及在阳极效应预报中的应用

提出了利用有序神经网络研究铝电解槽阳极效应的预报问题。概述了铝电解槽及其阳极效应的基本情况,针对铝电解槽控制难题和传统方法的不足,选择有序神经网络用于阳极效应概率预报。描述了有序神经网络的基本结构、与传统单隐层BP神经网络的区别以及由此带来的网络映射性能的改善,并使用梯度下降原则推导了有序神经网络的学习算法。使用铝电解槽的现场数据对有序神经网络进行训练并检验,结果表明有序神经网络可以比传统神经网络更及时、准确地对铝电解槽阳极效应进行预报。     

基于DSP的炭阳极气泡振动信号采集与处理系统的设计

针对新的阳极效应预报方法和工业现场实时监测的要求,设计了以DSP芯片为核心的炭阳极气泡振动采集与处理系统.振动传感器检测铝电解槽阳极导杆上的阳极振动信号后,由DSP芯片实现自适应AR谱估计算法,对振动信号进行时频分析,并且通过USB接口芯片与主机进行通信,组成高速、实时的采集与处理系统,根据分析结果可预报阳极效应.     

电解槽阳极效应自动熄灭技术

通过铝电解生产实际,阐述了在铝电解生产中利用电气技术自动熄灭阳极效应的原理和步骤,分析了影响电解槽自动熄灭阳极效应的几种因素,以及采取哪些措施后,更有利于自动熄灭阳极效应.     

阳极焙烧中温度的软测量

本文利用模糊聚类的神经网络方法,采用数据分组训练、自动确定模糊分类线、在线测量时分类中心自适应修正,降低了计算量,提高了温度精度,将该算法用于阳极焙烧中温度预报的仿真,仿真实验以已有的焙烧炉温度场模型为基础,仿真结果表明该方法能够解决阳极焙烧温度难以在线测量的问题.     

“列车效应”识别及预报方法

提出了一种对“列车效应”进行识别和预报的新方法,该方法首先从“列车效应”历史样本的雷达反射率图中寻找整体带状回波的规律,提取单体回波的特征,并利用基于粗糙集理论的数据挖掘技术寻找隐含在单体回波特征中的有用知识,从而建立“列车效应”识别客观模型。然后利用该模型分别从整体和局部的角度对预处理后的实时天气状况进行识别。对于识别出的“列车效应”,利用整体带状回波的移动距离和旋转角度以及单体回波的面积变化和Hu矩进行跟踪。最后,利用相邻时刻“列车效应”的相关数据,建立云团族谱关系,通过云团的运动惯性对“列车效应”进行外推预报。实验结果表明：“列车效应”正确识别命中率是82.77%,能准确地预报出“列车效应”在6 min和12 min后的情况。该方法科学有效,有助于减轻“列车效应”灾害天气造成的损失。     

基于过程神经元网络的动态预测模型及其应用

〗针对动态系统过程预测预报问题，提出了一种基于过程神经元网络的动态预测方法．过程神经元网络的输入/输出均可以是时变函数，其时空聚合运算和激励可同时反映时变输入信号的空间聚合作用和输入过程中的阶段时间累积效应．基于过程神经元网络的动态预测模型能同时满足对系统的非线性辨识和过程预测，在机制上对动态预测预报问题有较好的适应性．文中给出了基于函数基展开和梯度下降法的学习算法，以电力负荷预报为例验证了模型和算法的有效性．     

太阳质子事件短期预报模型研究

太阳质子事件预报是空间天气预报的重要组成部分.在太阳活动预报研究中,针对开发预报方法研究问题,已有的太阳质子事件预报模型主要采用统计和神经网络的方法.为了提高预报精度和准确率,选用了支持向量机和K近邻相结合的方法(称为SVM-KNN方法)建立太阳质子事件预报模型.模型选择的预报因子除了已有质子事件预报模型选用的传统太阳活动区黑子特征参量,还加入太阳活动区磁场参量.仿真预报采用2002年和2004年的数据,结果证明采用预报模型具有较高的报准率,证明SVM-KNN方法是一种有效的太阳活动预报方法.     

分布式嵌套霍尔电推进设计与容错控制

空间电推进相比于传统化学推进,具有运行时间长、高比冲、小推力且功率比冲均可调节等优势。首先基于霍尔效应推进器基本工作原理引出嵌套式霍尔电推进概念,并设计出一个额定推力为2N的双通道嵌套式霍尔推力器,再对其各项性能参数如阳极比冲、放电电压、放电电流、阳极质量流率、功率等进行设计计算。最后,提出了一种基于滑模控制的容错控制方法,用于分布式嵌套霍尔电推进控制系统,并对其进行仿真分析。     

阳极焙烧温度的建模与多变量解耦控制

阳极焙烧温度系统是一个含有耦合、大时滞、非线性的多变量控制系统。为实现对阳极焙烧温度的精确控制,依据现场采集的大量温度数据,辨识出阳极焙烧炉温度的二阶惯性滞后控制模型。以此模型为初始预测模型,提出阳极焙烧温度的多变量预测函数解耦控制方法,对焙烧温度进行多变量预测函数解耦控制。仿真和应用结果表明,这种控制方法的控制精度和鲁棒性优于原有的PID方法,具有很好的控制效果。     

基于显微图像定量分析的污泥体积指数预报

污泥体积指数(SVI)是评价活性污泥沉降性能的一个重要参数。传统SVI测量依赖实验室化验分析,繁琐、耗时,难以实现污泥质量的实时监视和闭环控制。本研究旨在利用活性污泥显微图像的定量分析开发可靠且稳定的SVI预报方法。该方法通过相位一致性原理抑制相差效应,使用相位拉伸变换和阈值分割方法分割丝状菌和絮体目标,并表征和提取与SVI相关的形态学特征。最后,通过皮尔逊相关系数法选择特征参数子集,构建动态随机配置网络SVI预报模型。以某污水处理厂A²O工艺为背景,进行了实验验证。实验结果表明所提方法的可行性和有效性。     

Aluminium process fault detection by Multiway Principal Component Analysis

Real-time fault detection is difficult to perform in an aluminium smelter because the continuous aluminium electrolysis is operated batchwise in terms of material additions, meaning the measurements obtained from the process are dynamic, multivariate and limited. This paper presents a new framework based on Multiway Principal Component Analysis (MPCA) to detect faults in real-time in the industrial continuous aluminium electrolysis process. This real-time fault detection system incorporates the dynamic behaviour of two important operations in the continuous aluminium electrolysis process, alumina feeding and anode changing. The methodology is demonstrated using real data from an operating aluminium smelter, and is shown to be effective in the early detection of anode spikes and anode effects.     

先进控制技术在预焙铝电解过程控制中的应用

设计了预焙铝电解生产过程先进控制系统的总体结构,建立了基于神经网络的电解槽参数及阳极效应预测模型,设计了基于支持向量机的槽况解析与槽况诊断专家系统,提出了极距NN—PID控制策略、电解质温度基于混沌优化的模糊控制策略及氧化铝浓度的模糊专家控制策略;同时,针对有关参数的优化控制和产量质量能耗优化控制问题,提出了基于模糊专家控制技术的智能协调策略,以满足全局优化的控制目标;实验结果表明,系统能有效地实现预焙铝电解槽的优化控制,实现槽状态在线解析,并能达到优良的生产控制指标,为企业带来了巨大的经济效益和社会效益。     

Improving performance of ZnO flexible dye sensitized solar cell by incorporation of graphene oxide

At today great interest has been paid to hydrogen production by water electrolysis due to their simplicity and low cost. Dye sensitized solar cell are promising devices as renewable electrical power source to achieve water electrolysis because they possess high theoretical efficiency compared with Si based solar cells. In this research, ZnO photo catalyst was modified with graphene oxide (GO) by means of high energy milling. The anode of the flexible dye-sensitized solar cell was fabricated by electrophoretic deposition of the photo catalyst onto flexible electrodes. The obtained materials were characterized by FTIR, XRD, XPS and SEM–EDS. The efficiency and fill factor of ZnO and ZnO–GO cells were estimated from the I–V curve, measured under simulated sunlight. The obtained results demonstrate that ZnO–GO cell have higher efficiency compared with the ZnO cell. The latter can be explained by the better dispersion of ZnO that enlace the dye adsorption onto the fabricated anode and by the presence of GO that improve the absorption of photons from the light.

     

Flexible tooling for localized electrochemical deposition with wire-electrodischarge grinding

This paper describes the application of electrodes with varying diameters made by wire-electrodischarge grinding (WEDG) in the localized electrochemical deposition (LECD) of nickel micro-columns. WEDG has been widely used in the fabrication of extremely fine cylindrical pins mainly used as tool electrodes for micro-electrodischarge machining of fine holes or as contoured cores in the electroforming of micropipes. Similar to electrolysis, LECD is a new deposition technique which uses conductive tips as anode electrodes to focus the electric field that drives the process such that deposition is largely localized on the smooth cathode surface beneath the anode tip. The degree of localization depends mainly on the anode diameter, the anode-to-cathode separation, the insulation or non-insulation of the anode, and the computer-controlled motion of the anode tip during the deposition process. Considering the parameter of anode tip diameter alone, the ability to fabricate tips of differing diameters will allow a wide range in resolution of structures deposited via LECD. WEDG provides this flexible tooling for LECD at the micro to meso-scale. Experiments were carried out on a custom-built LECD rig on which nickel columns were deposited from a nickel sulphamate plating solution, using stationary and rotating WEDG-ed tips with diameters ranging from 25 to 120 m. Aspect ratios of up to 9:1 were achieved and deposited column diameters were found to display a linear relationship with the WEDG-ed anode tip diameters. Electrode rotation was also found to improve column cross-sectional roundness and overall dimensional control for fabrication with LECD.This work was sponsored by Nanyang Technological University, Singapore, via Applied Research Fund RG 30/99.     

基于优化核极限学习机的铝电解电流效率预测

电流效率作为铝电解过程的重要参数,获得实时准确的测量结果对实现过程的有效控制至关重要。基于数据挖掘的思想,提出基于优化核极限学习机（KELM）的铝电解电流效率预测模型。通过分析铝电解机理,获得影响电流效率的过程参数,采用核主元分析法对试验数据进行降维,并用聚类算法剔除数据异常点,建立基于KELM的铝电解电流效率模型。使用鲸鱼优化算法与模拟退火的混合算法(WOASA)优化KELM模型的关键参数,从而提高模型的精度和泛化能力。通过实际生产数据进行仿真试验,将本文的方法与原始KELM、PSO-KELM、GWO-KELM、CGWO-KELM算法进行对比,结果证明了该预测模型的有效性,可以实现铝电解过程电流效率的准确预测。     

智能集成控制技术在铝电解过程控制中的应用

研究了将专家系统、神经网络、模糊控制、混沌优化等先进智能技术相集成，共同完成铝电解生产过程控制的智能集成控制技术，建立了基于神经网络的电解槽参数预测模型，设计了槽况解析神经网络专家系统，设计了基于混沌优化的电解质温度模糊控制系统及电解槽极距专家模糊控制系统．实验结果表明，系统能有效地实现预焙铝电解槽智能集成控制，实现槽状态在线解析，并能达到优良的生产控制指标，为企业带来了巨大的经济效益和社会效益．     

铝电解计算机控制系统控制策略

采用PC总线工业控制机控制铝电解过程 ,并根据铝电解生产过程不同的工作状态 ,采用不同的控制策略 ,提高了控制效果 ,是中小型铝厂较为理想的计算机控制系统     

一种新型海水盐度测量技术

该文提出了一种新型电导法测量海水盐度的技术方案,该方案采用交流自动平衡电桥测量法,以防止海水电解,同时能够达到高的测量精度。该测量方案采用全数字技术实现程控方波交流激励,并采用积分零点偏移自动校正方法消除激励源波形的不对称性,克服直流电解效应;桥路的自动平衡电压由高精度(18位)DAC发出,非平衡桥路电压经高灵敏数字检流计检出,CPU按照逐次逼近的算法逐位调节DAC的值,达到电桥平衡,从而实现了桥路的自动测量。