发明名称 基于EGA优化的丙烯聚合生产过程最优软测量仪表及方法
摘要 一种基于EGA优化的丙烯聚合生产过程最优软测量仪表,包括丙烯聚合生产过程、现场智能仪表、控制站、存放数据的DCS数据库、基于EGA优化的最优软测量模型以及熔融指数软测量值显示仪,现场智能仪表及控制站与丙烯聚合生产过程相连,与DCS数据库相连;最优软测量模型与DCS数据库及软测量值显示仪相连。所述的基于EGA优化的最优软测量模型包括数据预处理模块、ICA独立成分分析模块、BP神经网络建模模块以及EGA优化模块。以及提供了一种用软测量仪表实现的软测量方法。本发明实现在线测量、在线参数自动优化、计算速度快、模型自动更新、抗干扰能力强、精度高。
申请公布号 CN101382801A 申请公布日期 2009.03.11
申请号 CN200810215813.7 申请日期 2008.08.27
申请人 浙江大学 发明人 刘兴高;楼巍
分类号 G05B19/418(2006.01)I;G06N3/04(2006.01)I;G06N3/08(2006.01)I 主分类号 G05B19/418(2006.01)I
代理机构 杭州天正专利事务所有限公司 代理人 王 兵;王利强
主权项 1、一种基于EGA优化的丙烯聚合生产过程最优软测量仪表,包括丙烯聚合生产过程、用于测量易测变量的现场智能仪表、用于测量操作变量的控制站、存放数据的DCS数据库以及熔融指数软测量值显示仪,所述现场智能仪表、控制站与丙烯聚合生产过程连接,所述现场智能仪表、控制站与DCS数据库连接,其特征在于:所述软测量仪表还包括基于EGA优化的最优软测量模型,所述DCS数据库与所述基于EGA优化的最优软测量模型的输入端连接,所述基于EGA优化的最优软测量模型的输出端与熔融指数软测量值显示仪连接,所述基于EGA优化的最优软测量模型包括:数据预处理模块,用于将从DCS数据库输入的模型输入变量进行预处理,对输入变量中心化,即减去变量的平均值;再对输入变量预白化处理即变量去相关,对输入变量施加一个线性变换;ICA独立成分分析模块,用于从经过数据预处理的线性混合数据中恢复出基本源信号,包括:(3. 1)选择随机初始权值B;(3. 2)对B进行迭代更新,B+=E{xg(BTx)}-E{g′(BTx)}B;式中,B+表示更新后的权值,BT是B的转置,g′是g的倒数,E是数学期望,x是矩阵X的矢量;(3. 3)让B=B+/‖B+‖;式中,‖. ‖表示泛数;(3. 4)判断是否收敛,‖B+—B‖<epsilon(6)式中epsilon表示收敛指标,不收敛返回(3.2),否则继续;(3. 5)存储B;然后,由式(2)计算各分离分量:Y=BX (2)式中Y即为S的估计矢量,S为独立成分变量矩阵,X为观测变量矩阵;分离结果独立性的测度,采用基于负熵的独立性判别准则J(y)∝[E{G(y)}-E{G(y)}2] (3)式中G(·)为非二次函数,y是矩阵Y的矢量;选择:G(y)=-exp(-y2/2) (4)式(3)即基于熵原理的负熵估计,当负熵J(y)最大时,变量独立;估计分离矩阵B,基于固定点反复迭代寻找BX,以基于负熵式(3)为判别准则的非高斯性最大化,取:g(x)=xexp(-x2/2) (5);式中函数g(·)为函数G(·)的倒数;神经网络建模模块,用于采用BP神经网络,设BP神经网络的输出层第k个神经元的实际输出为yk,输入为netk,与此层相邻的隐含层中任一神经元j的输出为yj,则有:yk=f(netk) (8)式中,wkj是神经元k与神经元j之间的连接权,f(·)为神经元的输出函数,通常取为Sigmoid函数,表示为:式中,hk为神经元k的阈值,θ0为陡度参数,用以调节Sigmoid函数的陡度;令训练样本为k,对于任一个输入模式Xp,若相应有输出层中第k个神经元的期望输出Opk,则输出层的输出方差表示为:式中,Opk代表期望输出,ypk代表实际输出;反向误差传播学习的目的是修改连接权w值,使E达到最小值;要求连接权wkj,wji应沿Ep的负梯度方向学习;所以wkj的修正量为:式中,β为学习速率调整因子;EGA优化模块,用于采用轮盘转法作为选择算子,选择规则如下:设群体大小为n,个体i的适应度为fi,则个体i被选择的概率P表示为:交叉算子采用算术交叉的交叉策略,并在传统交叉算子的基础上作了如下改变:child1=parent1+α×(parent2-parent1) (13)child2=parent2+α×(parent1-parent2) (14)式中α为[-0. 25,1.25]区间上的随机数,parent1、parent2为父代个体矢量,child1、child2为交叉产生的子代个体矢量;变异算子采用均匀变异,设个体取值范围为[a,b],基因σi的值将被变异为:σi′=a+γ×(b-a) (15)式中γ为[0,1]上的随机数。
地址 310027浙江省杭州市西湖区浙大路38号
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