簡介：微弧氧化處理技術(shù)MICROARCOXIDATION，MAO是一種利用等離子體增強電化學(xué)方法在MG、AL、TI等金屬表面原位生長陶瓷膜的表面改性技術(shù)，生成的陶瓷薄膜具有優(yōu)異的耐蝕和耐磨性能較高的硬度和絕緣電阻。MAO過程消耗的能量是不斷變化的，合理分配不同生長階段的電源能量，不僅能制備性能優(yōu)良的膜層，還能有效降低電能消耗?；谝陨涎芯勘尘?，本課題首先研究恒定單一電流模式，并在此基礎(chǔ)上提出階段遞減調(diào)節(jié)電流模式。選用硅酸鈉磷酸鈉復(fù)合電解液，在ZK60鎂合金表面制備微弧氧化膜層。運用掃描電鏡、能譜儀、激光顯微鏡、X射線衍射儀，以及全浸實驗、電化學(xué)和摩擦磨損等分析測試方法，研究不同電流控制模式對MAO膜層的微觀組織形貌、粗糙度、顯微硬度和耐蝕耐磨等性能的影響，并重點深入分析膜層生長機制和成膜機理，實現(xiàn)了對膜層生長結(jié)構(gòu)的突破性研究。在恒定單一電流模式下，研究正向電流對MAO膜層組織和性能的影響。較小電流時06A、08A、10A、12A，MAO過程較為穩(wěn)定，高電壓作用時間長，膜層綜合性能較好；大電流14A、16A、18A下，膜層疏松多孔，表面熔融物堆積，耐腐蝕性下降。因此，采用小電流有利于提高膜層質(zhì)量，同時節(jié)能減耗。進(jìn)而，對恒定單一電流模式下膜層的生長過程，成膜機理和膜層結(jié)構(gòu)展開研究。首先，根據(jù)MAO過程電壓時間曲線和微弧放電變化規(guī)律，將其生長過程分為五個階段1陽極氧化階段，2微弧氧化形成階段，3微弧氧化快速生長階段，4微弧氧化局部生長階段，5膜層修復(fù)階段。其中，第一階段為引弧階段，而決定膜層厚度的是第二和第三階段，第四階段因局部大弧放電導(dǎo)致膜層燒蝕、溶解等缺陷，可利用第五階段低電壓的修復(fù)作用對膜層進(jìn)行修整。其次，同一試樣的正反兩面經(jīng)歷了“初期同步生長”、“后期異步生長”、“末期趨于一致”的MAO膜層生長過程，顯示出MAO工藝具有“膜層生長過程的差異性”和“膜層最終狀態(tài)的趨同性”的規(guī)律。不同生長過程的表面元素和物相存在差異，表明在反應(yīng)過程中，各元素和物質(zhì)是不斷傳輸和變化的。最后，膜層疏松層和致密層元素和物相是逐漸變化的，膜層外生長與內(nèi)生長交替進(jìn)行。基于上述研究工作基礎(chǔ)，系統(tǒng)開展了兩階段、三階段和四階段遞減調(diào)節(jié)電流模式的實驗研究。結(jié)果表明，階段遞減調(diào)節(jié)電流模式可延長MAO過程的第三階段高壓作用時間，促進(jìn)膜層的擊穿生長，并通過電流的階梯式平穩(wěn)過渡，膜層變得均勻、平整；第四階段的電壓比恒流模式時有所上升，第五階段低電壓變化平穩(wěn)，可對膜層進(jìn)行有效修復(fù)。通過不同階段調(diào)節(jié)模式和調(diào)節(jié)幅度的綜合實驗研究，優(yōu)化了階段遞減調(diào)節(jié)電流模式的控制工藝。結(jié)果表明1206A兩階段遞減調(diào)節(jié)電流模式制得的膜層結(jié)構(gòu)致密，膜厚達(dá)2791UM，粗糙度最小，僅為3662UM，硬度最大為583HV、摩擦系數(shù)最小為04456，腐蝕速率僅為01559GM2H，耐腐蝕性最好，此模式顯著改善了膜層性能，并有效減小了工作電流，節(jié)能減耗顯著。最后，通過MAO膜層宏觀形貌掃描、顯微硬度實驗、微米劃痕試驗、全浸腐蝕和電化學(xué)測試、摩擦磨損實驗及熱重差熱等分析測試手段，對優(yōu)化的1206A兩階段遞減調(diào)節(jié)電流模式下制備的MAO膜層進(jìn)行多種綜合性能表征，并與MG合金基體作比較。結(jié)果表明優(yōu)化的MAO膜層顯微硬度約為基體的9倍，膜層力學(xué)性能良好，耐腐蝕和耐磨損性能較鎂基體有顯著提高，絕緣性能和熱穩(wěn)定性好。

簡介：鋁電解槽內(nèi)電解質(zhì)中氧化鋁的濃度，是維持鋁電解槽正常生產(chǎn)最重要的參數(shù)之一，而目前氧化鋁濃度辨識所采用的信號為激勵信號，其響應(yīng)速度較慢，滯后性較強，辨識結(jié)果容易受電流、分子比、溫度、噪聲等干擾因素的影響，這些辨識過程的不穩(wěn)定性對電解槽的穩(wěn)定造成了較大的影響。初晶溫度對于鋁電解過程是極其重要的參數(shù)，而且對于鋁電解過程中氧化鋁濃度的監(jiān)視，也主要體現(xiàn)在對電解質(zhì)初晶溫度的監(jiān)測方面，它反映了電解槽中電解質(zhì)的揮發(fā)性、流動性等性能，而且掌握初晶溫度信息對提高鋁電解過程中電流效率、降低能耗、電解槽控制有積極意義。因此，初晶溫度是鋁電解生產(chǎn)工藝不可或缺的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和參數(shù)，初晶溫度的研究是展開低溫電解工藝、開發(fā)新型節(jié)能降耗電解裝備等綠色環(huán)保生產(chǎn)研究的重要前提之一。在通過調(diào)查研究和大量的文獻(xiàn)閱讀基礎(chǔ)上，本文以軟硬件相結(jié)合設(shè)計的方法，對初晶溫度的測量方法進(jìn)行了研究，從而達(dá)到對氧化鋁濃度的監(jiān)視，同時對系統(tǒng)設(shè)計過程中遇到的問題提出了相應(yīng)的解決方案，最終是以實現(xiàn)合理控制鋁電解過程中氧化鋁的加料為目的。論文主要工作如下1、提出基于電解質(zhì)溫度的測量與采集方法，設(shè)計溫度的檢測系統(tǒng)方案，并且詳細(xì)論證了方案的可行性。2、在硬件設(shè)計中，選用STC15L2K16S2單片機，來接收經(jīng)過放大器和AD轉(zhuǎn)換器調(diào)理后的熱電偶采集到的溫度值，并進(jìn)行處理；同時使用溫度傳感器采集冷端溫度；最后通過無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至上位機顯示。3、軟件設(shè)計采用模塊化編程和結(jié)構(gòu)化編程的思想，編程語言為KEILC51語言。主要包括主程序、單片機通信程序、冷端溫度檢測程序、AD轉(zhuǎn)換器采集溫度程序等。兩路熱電偶數(shù)據(jù)和冷端溫度數(shù)據(jù)在單片機中得到計算，最終運用無線通信網(wǎng)絡(luò)輸出。不同的檢測儀器適用于不同的環(huán)境，而便攜式檢測儀更適合測量生產(chǎn)過程中特定時刻或狀態(tài)的溫度。因此，本課題提出設(shè)計氧化鋁加料過程控制及監(jiān)視系統(tǒng)，使其具有高精度、高可靠性等特點，并通過實際的測量運用，達(dá)到設(shè)計要求，證明了設(shè)計系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。

簡介：鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，也是大量消耗能源的產(chǎn)業(yè)。而作為鋼鐵生產(chǎn)體系中能耗最大的環(huán)節(jié)，高爐煉鐵的每一個技術(shù)進(jìn)步都將帶來巨大的經(jīng)濟和社會效益。本文以內(nèi)蒙古包鋼6＃高爐在線采集的冶煉過程數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，針對高爐的實際情況及煉鐵生產(chǎn)中工長關(guān)注的實際問題，對高爐冶煉過程的辨識、預(yù)測及控制進(jìn)行研究，從而為高爐冶煉過程的閉環(huán)控制提供了一種新的思路，具有一定的理論意義和應(yīng)用價值。高爐冶煉過程自動控制的核心難題是爐溫的預(yù)測和控制其復(fù)雜性來源于幾種復(fù)雜動力學(xué)的交叉。一個良好的預(yù)測模型對實際生產(chǎn)有重要指導(dǎo)價值，而如果能夠得到一個有效的控制模型，其意義則更為顯著。因此，高爐冶煉過程的預(yù)測控制問題成為本篇論文研究的核心問題。論文的第二章簡要介紹了高爐生產(chǎn)流程以及高爐專家系統(tǒng)的最新設(shè)計思路，通過煉鐵工藝機理模型、爐況診斷推理模型、系統(tǒng)優(yōu)化的數(shù)理模型以及爐溫預(yù)測控制模型的智能化集成，為實現(xiàn)高爐冶煉過程的閉環(huán)控制奠定基礎(chǔ)。論文的第三章針對高爐實際數(shù)據(jù)中經(jīng)常出現(xiàn)的缺失值和異常值分別進(jìn)行處理，對于數(shù)據(jù)中的缺失值，通過將離散屬性的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類從而利用C45決策樹算法進(jìn)行填充，取得了較好的填充效果。對于數(shù)據(jù)中的異常值，基于馬氏距離等4種多變量異常值檢測方法來判定異常值并將其從原始數(shù)據(jù)中刪除。對異常值和缺失值的合理處置大大降低了數(shù)據(jù)的波動性在此基礎(chǔ)上，論文第四章介紹了一種較新的系統(tǒng)辨識方法一子空間方法。這種方法基于輸入輸出數(shù)據(jù)，對模型結(jié)構(gòu)的先驗知識需求較少，其算法實現(xiàn)依賴于一些簡單可靠的線性代數(shù)工具因而在數(shù)值計算中具有一定的魯棒性并且能夠較好地適用于高爐冶煉過程等多變量系統(tǒng)。利用子空間方法對第三章的數(shù)據(jù)處理效果進(jìn)行驗證，結(jié)果表明數(shù)據(jù)處理能夠?qū)Ω郀t冶煉的辨識和預(yù)測產(chǎn)生較好的效果。為進(jìn)一步提高辨識效果，論文第五章基于子空間方法分別對高爐冶煉過程采用WIENER模型和HAMMERSTEINWIENER模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行辨識。對于WIENER模型辨識，通過對非線性模塊的逆函數(shù)進(jìn)行逼近從而顯式地得到系統(tǒng)的非線性特性，將多輸入單輸出非線性問題轉(zhuǎn)化成為一個多輸入多輸出的模型進(jìn)行辨識，利用辨識得到的模型對包鋼數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測命中率達(dá)到81％。對于HAMMERSTEINWIENER模型，在辨識過程中利用徑向基函數(shù)良好的逼近能力及其對多變量系統(tǒng)的方便處理分別對HAMMERSTEIN非線性和WIENER非線性部分進(jìn)行逼近，并利用BFGS最優(yōu)化方法對參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。利用四種徑向基函數(shù)LAPLACIAN徑向基函數(shù)、LOGISTIC徑向基函數(shù)、GAUSSIAN徑向基函數(shù)和薄板樣條徑向基函數(shù)進(jìn)行建模，結(jié)果表明利用薄板樣條徑向基函數(shù)對高爐冶煉過程進(jìn)行辨識和預(yù)測得到的效果更佳，其命中率達(dá)到85％。在探討了高爐冶煉過程的辨識和預(yù)測問題之后，論文的第六章對高爐冶煉過程的控制做進(jìn)一步的研究。在現(xiàn)行的生產(chǎn)實踐中，高爐工長對冶煉過程的控制主要是以專業(yè)知識和實踐經(jīng)驗為基礎(chǔ)的人工控制。由于高爐工長控制水平各不相同，造成了高爐冶煉過程的不穩(wěn)定。本章針對這個問題，基于子空間方法構(gòu)造了一種適合于高爐冶煉過程的自適應(yīng)預(yù)測控制方法，提出了一種更為簡便的約束處理方法，同時在方法中對各個輸入變量調(diào)整的優(yōu)先級進(jìn)行考慮。結(jié)合高爐的實際情況，從實際數(shù)據(jù)的計算出發(fā)得到了保持高爐高產(chǎn)低耗的最佳爐溫水平。仿真結(jié)果表明，設(shè)計的預(yù)測控制模型能夠有效降低高爐冶煉過程的波動性，而各個輸入變量的調(diào)整均沒有超出約束，這表明預(yù)測控制算法的有效性和可行性此外，這種思路克服了之前預(yù)測模型的“預(yù)測控制”模式所帶來的“模型悖論問題”，即工長利用了爐溫預(yù)測信息對高爐行程進(jìn)行調(diào)控后，爐溫的發(fā)展改變了軌跡，從而與初始預(yù)測值產(chǎn)生了偏差的問題。而自適應(yīng)預(yù)測控制方法將靜態(tài)預(yù)測控制動態(tài)預(yù)測結(jié)合在一起，整體考慮爐溫預(yù)測控制問題，因而能達(dá)到更好的應(yīng)用效果。論文第七章對全文的研究內(nèi)容以及創(chuàng)新點做了歸納，并對課題的后續(xù)研究做了展望。

簡介：新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)已成為我國水泥工業(yè)的主要生產(chǎn)技術(shù)。新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的核心是懸浮預(yù)熱及窯外分解技術(shù)。預(yù)熱及窯外分解過程的穩(wěn)定直接影響到入窯生料的質(zhì)量因此對懸浮預(yù)熱及窯外分解過程穩(wěn)定控制的研究具有重要意義。針對水泥預(yù)熱及窯外分解過程中“風(fēng)、煤、料”三方面存在的控制問題對預(yù)熱器一級旋風(fēng)筒和分解爐進(jìn)行簡單地工況判斷將分解爐工況進(jìn)行分類同時基于分解爐的大滯后和多工況特性提出采用灰色預(yù)測模糊控制算法實現(xiàn)分解爐的穩(wěn)定控制。生料流量的改變引起預(yù)熱及窯外分解過程中溫度和負(fù)壓的變化對用風(fēng)量需求也有影響。將生料下料情況作為分解爐和預(yù)熱器一級筒工況分析中的條件再將懸浮預(yù)熱器溫度和負(fù)壓的變化情況作為分解爐工況分析時的條件之一。通過綜合分析總結(jié)出一般情況下預(yù)熱器一級筒的五種典型工況和分解爐的八種典型工況。根據(jù)分解爐在各種工況下控制的難易程度將分解爐的工況分為正常工況和特殊工況兩類。現(xiàn)場高溫風(fēng)機調(diào)速主要根據(jù)預(yù)熱器一級筒負(fù)壓的變化情況。由于現(xiàn)場暫時不需要實現(xiàn)高溫風(fēng)機自動調(diào)速所以文中只針對預(yù)熱器一級筒的其中一種工況分析了高溫風(fēng)機轉(zhuǎn)速調(diào)整和預(yù)熱器一級筒負(fù)壓變化的關(guān)系提出運用一維模糊控制實現(xiàn)高溫風(fēng)機自動調(diào)速的構(gòu)想同時實現(xiàn)在該工況下對風(fēng)量的自動調(diào)節(jié)。為今后水泥工業(yè)實現(xiàn)全自動化提供參考。根據(jù)分解爐溫度控制的難點即分解爐的大時滯性提出在兩類工況下均采用灰色預(yù)測方法同時針對兩類工況采用不同的預(yù)測算法。正常工況下采用GM11灰色預(yù)測方法特殊工況下采用GM12灰色預(yù)測方法這兩種方法都用于預(yù)測分解爐的出口溫度。通過對被控對象滯后特性的分析確定了預(yù)測周期和控制周期的時間。通過對預(yù)測周期內(nèi)溫度變化的規(guī)律的分析提出在一個預(yù)測周期內(nèi)分別采用預(yù)測溫度和反饋校正后的溫度數(shù)據(jù)。運用現(xiàn)場操作經(jīng)驗及分解爐的噴煤增量和出口溫度的關(guān)系得出模糊規(guī)則表。最終通過模糊控制器計算出喂煤增量?；贛ATLAB軟件和ABB公司的CONTROLBUILDF軟件對分解爐的控制方案進(jìn)行仿真。仿真前提取有各種特征的分解爐出口溫度樣本對這些樣本進(jìn)行各種方法的初始值處理同時檢驗預(yù)測誤差根據(jù)預(yù)測結(jié)果總結(jié)了最優(yōu)的數(shù)據(jù)的初始值處理方法同時在該方法下得出良好的預(yù)測效果。仿真時在MATLAB軟件中創(chuàng)建OPC客戶端實現(xiàn)MATLAB軟件中的OPC客戶端與CONTROLBUILDF軟件中的OPC服務(wù)器的通信同時在MATLAB軟件中編寫工況判斷、初值處理、灰色預(yù)測及模糊控制程序。仿真中通過設(shè)置虛擬設(shè)定值改進(jìn)控制方案得到良好的仿真效果。仿真證明了基于分解爐的大滯后和多工況特性提出的灰色預(yù)測模糊控制算法的控制效果優(yōu)異于常規(guī)控制方法。最終利用ADO接口技術(shù)、OPC接口技術(shù)及SQL服務(wù)器等實現(xiàn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)讀取和寫入根據(jù)MATLAB程序編寫基于VC軟件的控制程序使控制算法運用于現(xiàn)場。

簡介：浮選是按照礦物表面親水疏水性質(zhì)的差異，從礦漿中借助于氣泡的浮力，將有用礦物和脈石分離，從而獲得品位合格的精礦和尾礦的過程。據(jù)統(tǒng)計，90％的有色金屬用浮選法處理，浮選法還廣泛用于稀有金屬、貴金屬、黑色金屬、非金屬等礦物原料的選別。浮選生產(chǎn)過程工藝流程長、需要控制的設(shè)備多、操作模式多、監(jiān)控變量繁雜，這就需要浮選生產(chǎn)過程計算機控制系統(tǒng)具有完善的過程控制功能與良好的監(jiān)控功能。本文在國家科技支撐計劃“選礦過程全流程先進(jìn)控制技術(shù)”2012BAF19G01和重大自動化工程“酒泉鋼鐵集團公司新建400萬噸鐵選廠綜合自動化系統(tǒng)”的支持下，開展了浮選生產(chǎn)過程計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計以及軟件功能開發(fā)工作。并通過現(xiàn)場調(diào)試，在工業(yè)現(xiàn)場成功應(yīng)用。本文主要完成了如下幾個方面的工作1分別介紹了浮選生產(chǎn)主流程與藥劑制備流程的相關(guān)工藝，并詳細(xì)介紹了浮選生產(chǎn)過程主要設(shè)備的工作原理以及關(guān)鍵位置的檢測儀表，在此基礎(chǔ)上對浮選生產(chǎn)過程計算機控制系統(tǒng)進(jìn)行需求分析。2設(shè)計與開發(fā)了浮選生產(chǎn)過程計算機控制系統(tǒng)的硬件與軟件。系統(tǒng)的硬件平臺包括檢測儀表與執(zhí)行機構(gòu)、PLC控制系統(tǒng)、上層監(jiān)控計算機系統(tǒng)的軟件平臺包括HMI組態(tài)軟件與過程控制軟件。基于上述平臺設(shè)計了過程監(jiān)控軟件和過程控制軟件。3基于標(biāo)準(zhǔn)化、模板化思想設(shè)計并開發(fā)了過程監(jiān)控軟件，開發(fā)了HMI統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、變量定義標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)備控制模板、回路控制模板、趨勢圖模板、元件庫等基于模塊化、算法庫思想設(shè)計并開發(fā)了過程控制軟件，開發(fā)了設(shè)備聯(lián)鎖邏輯啟停模塊、第三方設(shè)備通訊模塊、藥劑制備模塊、回路控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、模擬量累積模塊等。4將設(shè)計與開發(fā)的計算機控制系統(tǒng)應(yīng)用到酒鋼400萬噸鐵選廠浮選生產(chǎn)過程。應(yīng)用結(jié)果表明，計算控制系統(tǒng)較好地完成了浮選生產(chǎn)過程控制與過程監(jiān)控功能，保證了浮選生產(chǎn)過程的連續(xù)穩(wěn)定。

簡介：點擊查看更多交流勵磁接觸器閉合、分?jǐn)噙^程的優(yōu)化控制.pdf精彩內(nèi)容。

簡介：鎢是一種戰(zhàn)略元素，廣泛應(yīng)用于冶金、航天、軍工等領(lǐng)域。鎢離子交換冶煉工藝具有機理復(fù)雜、影響因素多、流程長等特點。當(dāng)前以DCS為代表的工藝控制系統(tǒng)存在協(xié)調(diào)不及時和過程參數(shù)難以在線預(yù)測的問題，影響了工藝過程的連續(xù)性、穩(wěn)定性及產(chǎn)品收率。本文以贛南某上市鎢冶煉企業(yè)的鎢離子交換冶煉工藝過程為研究對象，在分析過程特征和主要影響因素的基礎(chǔ)上，基于信息物理系統(tǒng)（CPS）實時感知和動態(tài)協(xié)調(diào)原理，提出了一種三層CPS結(jié)構(gòu)的鎢離子交換冶煉工藝過程控制系統(tǒng)。本文主要的研究工作和結(jié)論如下（1）對鎢離子交換冶煉過程各階段工藝機理進(jìn)行了分析，總結(jié)了工藝過程的特點。對生產(chǎn)過程歷史數(shù)據(jù)利用偏相關(guān)分析法找出了影響工藝指標(biāo)的主要參數(shù)，提出了一種具有健壯性和穩(wěn)定性的三層CPS控制結(jié)構(gòu)，分別為現(xiàn)場層、節(jié)點控制層和決策層，為鎢冶煉過程控制提供了新的解決方案。（2）針對當(dāng)前工藝控制系統(tǒng)局部單元自適應(yīng)能力不足的問題，設(shè)計了基于實時嵌入式技術(shù)的CPS智能節(jié)點，通過數(shù)據(jù)采集單元感知生產(chǎn)過程狀態(tài)，與同層其他節(jié)點進(jìn)行信息交互，接收決策層的優(yōu)化控制策略，控制執(zhí)行器調(diào)節(jié)物理設(shè)備狀態(tài)，解決了局部優(yōu)化和封閉生產(chǎn)的問題，達(dá)到動態(tài)協(xié)調(diào)工作的效果。（3）在系統(tǒng)決策層，重點研究了一種在線實時預(yù)測模型，該模型以先驗數(shù)據(jù)和過程狀態(tài)參數(shù)為輸入，利用超限學(xué)習(xí)機（ELM）快速學(xué)習(xí)特性，通過BOOTSTRAP對ELM隱含層權(quán)值和偏差進(jìn)行約束，在保證精確性的情況下實現(xiàn)了在線預(yù)測功能。運用該模型對生產(chǎn)過程中粗鎢酸鈉溶液除磷終點進(jìn)行了預(yù)測，結(jié)果表明該模型具有良好的預(yù)測速度和精確性，解決了系統(tǒng)對操作參數(shù)動態(tài)調(diào)節(jié)滯后的問題。通過應(yīng)用CPS原理構(gòu)建鎢離子交換冶煉過程的控制系統(tǒng)，研究結(jié)構(gòu)下智能控制節(jié)點和實時預(yù)測模型，能夠有效的降低產(chǎn)品質(zhì)量和工藝參數(shù)的波動，提高生產(chǎn)過程效率，具有實用性和經(jīng)濟價值。

簡介：油罐運輸車是一種常用的石油制品運輸工具。由于油罐車在運輸途中監(jiān)管不力油品的人為損失嚴(yán)重給石油公司帶來了巨大的經(jīng)濟損失。如何加強油罐車運輸?shù)谋O(jiān)管已經(jīng)成了石油公司亟待解決的問題。針對傳統(tǒng)的油罐車監(jiān)管方法成本高、精度低和實時性差等缺點本論文提出了一套油罐車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案。該系統(tǒng)由兩部分組成分別是遠(yuǎn)程控制中心和車載設(shè)備。本論文主要針對車載設(shè)備中的車載主控單元進(jìn)行了設(shè)計。本論文主要針對車載主控單元的總體系統(tǒng)、硬件電路、軟件流程和機構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計并對最終的系統(tǒng)進(jìn)行了測試驗證。在系統(tǒng)總體設(shè)計部分對油罐車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的組成車載主控單元與系統(tǒng)各部分的連接關(guān)系做了說明探討了主控單元的整體硬件設(shè)計和軟件狀態(tài)機模型。在硬件設(shè)計部分首先對車載主控單元的整體硬件做了詳細(xì)規(guī)劃選用ST公司的STM32F103VB作為主控芯片。并分別對遠(yuǎn)程通信模塊、驅(qū)動單元通信模塊、人機接口模塊、GPS定位模塊、傾角檢測模塊、信息存儲模塊和電源模塊進(jìn)行了設(shè)計探討了各模塊的器件選型。在軟件設(shè)計部分對主控單元進(jìn)行軟件功能需求分析設(shè)計了基于嵌入式操作系統(tǒng)ΜCOSII的應(yīng)用層軟件。本文將主控單元的應(yīng)用層軟件劃分為4個任務(wù)分析了每個任務(wù)的功能和各任務(wù)之間的關(guān)系。在系統(tǒng)測試部分闡述了車載主控單元軟件的黑盒測試、白盒測試原理和步驟并對車載主控單元進(jìn)行了模擬測試驗證了其有效性和可靠性。論文最后對車載主控單元的設(shè)計進(jìn)行了總結(jié)指出了設(shè)計中的不足之處并通過分析給出了改進(jìn)方案。

簡介：倒立擺是一種自然不穩(wěn)定的多變量非線性系統(tǒng)，它描述了航天、機器人領(lǐng)域等抽象系統(tǒng)的模型，倒立擺的研究涉及到力學(xué)模型、機械原理、系統(tǒng)參數(shù)識別、控制算法等多種學(xué)科。就控制來說，包括兩個問題工作平衡點的控制和擺起的控制。采用模糊控制和最優(yōu)控制等方法已經(jīng)獲得平衡點的控制，但是倒立擺的擺起過程倒立擺的過渡過程是復(fù)雜的強非線性動力學(xué)系統(tǒng)控制問題，控制律的確定要采用數(shù)值方法，由于最優(yōu)控制理論的數(shù)值迭代算法難以獲得理想的開環(huán)控制律，因此確定有效控制律的計算方法是過渡過程控制的關(guān)鍵問題。目前倒立擺問題的研究有兩個大的方向，一個是在平衡點的控制方面朝著多級化的方向發(fā)展，已經(jīng)有成功的四級倒立擺平衡點的控制的例子；二是對擺起問題的研究，著重是在算法與實現(xiàn)等方面。本課題主要研究了滾輪式倒立擺復(fù)雜多變量非線性系統(tǒng)的擺起控制和平衡控制的算法與實現(xiàn)的問題，提出了動態(tài)設(shè)計變量優(yōu)化算法的控制律計算方法?；诶窭嗜辗匠?、達(dá)朗貝爾原理，建立了滾輪單級、二級倒立擺非線性系統(tǒng)的微分方程，為擺起和平衡控制非線性系統(tǒng)的動力學(xué)特性分析和控制提供了力學(xué)模型，并對擺桿的阻尼參數(shù)進(jìn)行參數(shù)識別，結(jié)合具體實驗測試的信息，建立了確定單擺阻尼參數(shù)的優(yōu)化方法。并通過具體的數(shù)據(jù)獲得了精確計算阻尼參數(shù)的程序，其研究結(jié)果為復(fù)雜系統(tǒng)的過程控制和精確分析提供合理的依據(jù)。在分析了幾種常見的針對非線性系統(tǒng)的優(yōu)化控制算法的基礎(chǔ)上，提出了擺起開環(huán)控制律動態(tài)設(shè)計變量的優(yōu)化算法，并對滾輪式單級、二級倒立擺擺起控制律的計算進(jìn)行了程序的驗證和結(jié)果的仿真。通過對滾輪單級倒立擺在平衡位置附近的線性化，分析了可控性和可觀性，采取了輸入的狀態(tài)全反饋的優(yōu)化算法，成功的實現(xiàn)了滾輪單級倒立擺系統(tǒng)線性模型和非線性模型的平衡控制。本文主要以動態(tài)設(shè)計變量優(yōu)化算法對滾輪式倒立擺的過渡過程進(jìn)行研究，通過具體的理論分析、數(shù)值模擬和仿真，說明這種算法對于強非線性系統(tǒng)的過程控制是有效的。

簡介：補料分批發(fā)酵過程中，補料策略影響發(fā)酵的產(chǎn)量，是發(fā)酵過程控制的關(guān)鍵問題。目前對補料量的控制大多數(shù)靠人工經(jīng)驗，其可靠性不高。對補料流加率的優(yōu)化一般是通過對發(fā)酵機理模型的研究，根據(jù)發(fā)酵過程的可測物理參數(shù)進(jìn)行最優(yōu)化計算得出，控制效果因發(fā)酵過程的時變特性而存在缺陷。通過對發(fā)酵過程建模和優(yōu)化控制進(jìn)行研究，對提高發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)量有重大意義。本文以谷氨酸發(fā)酵過程為研究對象，對谷氨酸發(fā)酵過程建模和補料優(yōu)化控制進(jìn)行了研究。針對具有高度的非線性、時變性和不確定性的發(fā)酵過程，本文提出了基于結(jié)構(gòu)化風(fēng)險最小化原則的支持向量機SVM對谷氨酸發(fā)酵過程進(jìn)行建模。核函數(shù)的選擇是支持向量機理論研究的一個核心問題，通過對核函數(shù)的研究，將具有局部特性的RBF核函數(shù)與具有全局特性的多項式核函數(shù)結(jié)合起來，建立了谷氨酸發(fā)酵過程的混合核支持向量機MKSVM預(yù)估模型。仿真結(jié)果表明，該模型的學(xué)習(xí)能力和泛化能力均達(dá)到了良好效果。在谷氨酸預(yù)估模型的基礎(chǔ)上，將發(fā)酵產(chǎn)量作為最優(yōu)化目標(biāo)，對補料流加率進(jìn)行優(yōu)化控制。通過對粒子群優(yōu)化算法PSO和量子粒子群優(yōu)化算法QPSO分析比較，提出采用QPSO對發(fā)酵補料過程進(jìn)行優(yōu)化。即以基質(zhì)糖補料速率為主控制，求取補料優(yōu)化軌線并加以控制，使得發(fā)酵終止時產(chǎn)物產(chǎn)量最高。谷氨酸發(fā)酵實驗結(jié)果表明，采用該方法進(jìn)行補料優(yōu)化后，谷氨酸發(fā)酵產(chǎn)量有了一定提高。通過對谷氨酸發(fā)酵過程建模和補料優(yōu)化控制的研究，利用VB在界面設(shè)計方面的優(yōu)勢，結(jié)合MATLAB強大的計算仿真功能，采用混合編程的方式，設(shè)計開發(fā)了谷氨酸發(fā)酵過程軟測量與補料優(yōu)化軟件。

簡介：統(tǒng)計過程控制主要是運用各類控制圖對過程進(jìn)行監(jiān)控，以確保過程處于平穩(wěn)狀態(tài)。當(dāng)過程出現(xiàn)異常情況時，控制圖要能夠及時的發(fā)出警報。傳統(tǒng)控制圖的建圖前提是基于過程獨立同分布，然而現(xiàn)實生產(chǎn)中往往存在自相關(guān)現(xiàn)象。當(dāng)過程存在自相關(guān)時，運用傳統(tǒng)的控制圖對過程監(jiān)控就會發(fā)出大量的虛發(fā)警報，給生產(chǎn)帶來極大的損失。本文對于存在自相關(guān)現(xiàn)象的過程進(jìn)行了研究。首先通過自相關(guān)函數(shù)和偏自相關(guān)函數(shù)判斷過程是否存在自相關(guān)，當(dāng)過程存在自相關(guān)時，就用相應(yīng)的時間序列模型對質(zhì)量特性值進(jìn)行擬合，然后求得殘差。通過正態(tài)性檢驗和自相關(guān)函數(shù)、偏自相關(guān)函數(shù)驗證，得出殘差序列不存在自相關(guān)現(xiàn)象，這符合傳統(tǒng)控制圖制圖前提。然后以殘差為研究序列建立各種控制圖。本文主要研究的是AR1時間序列模型，并在第4章對過程進(jìn)行了仿真模擬。在過程處于平穩(wěn)和非平穩(wěn)時，本文分別對相應(yīng)的AR1模型中不同的自相關(guān)系數(shù)做了仿真，并且做出了單值控制圖、殘差控制圖、殘差EWMA控制圖和殘差CUSUM控制圖。通過對比研究，最后得出殘差EWMA控制圖和殘差CUSUM控制圖對過程均值的小偏移特別靈敏。在本文的第5章，通過對實例的研究分析，進(jìn)一步證明了該結(jié)論的可靠性。因為殘差EWMA控制圖和殘差CUSUM控制圖能夠充分利用歷史數(shù)據(jù)，對于數(shù)據(jù)采集難和數(shù)據(jù)少的生產(chǎn)過程特別適用。所以本文建議在多品種小批量的生產(chǎn)過程運用殘差EWMA控制圖和殘差CUSUM控制圖對過程進(jìn)行監(jiān)控。

簡介：在過去的幾十年里，電子技術(shù)飛速發(fā)展，人們的生活取得很大程度的變化。工程師在設(shè)計和檢測電子器件時，示波器是一種非常重要的工具，被譽為工程師的“第二雙眼睛”。它可以將微觀不可見的電子信號實際情況展現(xiàn)出來，使用戶可以看出設(shè)備工作是否和預(yù)想的相同。目前階段我國的數(shù)字示波器占有量還不高，國內(nèi)數(shù)字示波器的研發(fā)也剛起步不久，技術(shù)還比較薄弱，尤其是便攜式示波器。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)即使幾大世界知名的示波器廠商的產(chǎn)品也能發(fā)現(xiàn)不少可以改進(jìn)的地方，如操作比較復(fù)雜繁瑣，便攜示波器系列產(chǎn)品的界面和輔助功能有待提高。本文首先設(shè)計了一個基于ROID操作系統(tǒng)數(shù)字示波器的用戶界面，通過對幾款示波器功能的分析和總結(jié)，歸納出了示波器的功能，將所有功能按照邏輯分配為三級，設(shè)計了三級菜單結(jié)構(gòu)。此示波器沒有機械按鍵，全部采用虛擬按鍵和手勢代替。設(shè)計時通過增加快速菜單區(qū)及三級菜單可隱藏設(shè)置，增大了波形顯示區(qū)的面積。通過加入彈窗和大量動畫效果使得動作過渡自然，增強了用戶體驗。與現(xiàn)有便攜示波器用戶界面相比，此用戶界面更加美觀，用戶體驗顯著提高，功能豐富且操作簡單，即使新用戶也能很快上手。隨后本文設(shè)計了一個示波器的遠(yuǎn)程控制終端，使得用戶可以在PC機上通過遠(yuǎn)程控制終端在局域網(wǎng)內(nèi)控制示波器，并進(jìn)行波形數(shù)據(jù)的分析和保存等工作。在設(shè)計時采用通過傳輸控制命令和波形數(shù)據(jù)實現(xiàn)示波器的監(jiān)控，并指定了控制命令和波形數(shù)據(jù)的幀格式，采用CS模式并分別設(shè)計了服務(wù)器端和客戶端，客戶端和服務(wù)器端采用TCPIP協(xié)議進(jìn)行通信，由于局域網(wǎng)通信的可靠性有所保障并且通信的數(shù)據(jù)幀較短，采用數(shù)據(jù)包套接字實現(xiàn)兩端的數(shù)據(jù)通信，以獲得更高的傳輸效率。最后針對示波器波形數(shù)據(jù)冗余度較大的特點，采用了算法時間和空間復(fù)雜度較低的LZW字典壓縮編碼對波形數(shù)據(jù)進(jìn)行信源壓縮，并在遠(yuǎn)程控制端進(jìn)行相應(yīng)的解壓縮。通過設(shè)計示波器遠(yuǎn)程控制，使得用戶可以方便的操作示波器，滿足遠(yuǎn)程自動控制的需求。

簡介：近年來，隨著我國冶金行業(yè)的快速發(fā)展，如何經(jīng)濟有效的利用低品位有色金屬資源，對我國的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。作為提取冶金的兩大技術(shù)之一，濕法冶金的顯著優(yōu)點在于原料中有價金屬綜合回收程度高、有利于環(huán)境保護(hù)、生產(chǎn)過程較易實現(xiàn)連續(xù)化和自動化，因此更適合低品位礦產(chǎn)資源的回收利用。置換過程是濕法冶金的重要工序之一，目前置換過程的控制還停留在離線分析、經(jīng)驗調(diào)整、手動控制的水平，導(dǎo)致整個濕法冶金企業(yè)生產(chǎn)效率低、資源消耗大、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，已經(jīng)成為制約我國濕法冶金工業(yè)發(fā)展的瓶頸。本文針對濕法冶金置換過程產(chǎn)品質(zhì)量問題，在深入分析濕法冶金置換過程特點的基礎(chǔ)上，全面系統(tǒng)的開展了濕法冶金置換過程機理建模、數(shù)據(jù)建模以及批次內(nèi)優(yōu)化方面的研究。本文主要內(nèi)容包括1、在對濕法冶金置換過程深入分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合反應(yīng)過程中鋅粉和金的物料平衡關(guān)系、化學(xué)反應(yīng)的動力學(xué)公式以及板框式壓濾機在置換過程中自身的一些特性，建立了鋅粉置換過程動態(tài)機理模型，并通過一系列仿真實驗，驗證了模型的有效性2、針對動態(tài)機理模型在工業(yè)現(xiàn)場難以直接應(yīng)用的難題，提出采用數(shù)據(jù)建模的方法來解決置換率的在線預(yù)測問題。首先，將間歇過程中的過程變量由三維矩陣的形式按批次展開為二維矩陣，然后再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用核偏最小二乘算法KPLS建立了置換過程的數(shù)據(jù)模型，并通過一系列仿真實驗，驗證了模型的有效性3、由于鋅粉置換過程中批次內(nèi)的隨機擾動，產(chǎn)品的終點質(zhì)量可能會偏離期望得到的質(zhì)量指標(biāo)，并由此導(dǎo)致生產(chǎn)成本的提高。針對這一問題，本文在數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，采用粒子群優(yōu)化的方法對批次內(nèi)的鋅粉添加量進(jìn)行優(yōu)化，在保證可以達(dá)到期望產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的基礎(chǔ)上消耗最少的鋅粉。數(shù)值仿真表明，采用該方法可以在線有效的求解出后續(xù)時段的鋅粉添加量，為現(xiàn)場工人在批次內(nèi)添加鋅粉提供了很好的操作指導(dǎo)。

簡介：在科技高速發(fā)展的今天，各行各業(yè)對軟件開發(fā)的要求不斷提高，因而軟件故障量激增、故障頻率加快，開發(fā)人員迅速解決問題的壓力也隨之加大此時，處理錯誤所需要的成本也不斷增加，而且這種增加是指數(shù)性質(zhì)的，與此同時，也需要更多的開發(fā)人員參與此項工作，具備這樣的條件才可能滿足不斷擴大的軟件開發(fā)。我們還需要認(rèn)識到，高效地跟蹤并合理地處理一些故障，滿足這些故障請求，是軟件開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)開發(fā)目標(biāo)的重要保障。開發(fā)軟件的每一個階段都不可避免地會出現(xiàn)故障。在實際的開發(fā)工作中，我們可能遇到的故障大致可以分為兩類，具體描述為對軟件開發(fā)環(huán)節(jié)中的組成部分，如程序PROGRESSCODE、文檔設(shè)計、相關(guān)模型等第二類就是和相關(guān)軟件驅(qū)動SOFTWAREDRIVE工件的故障情況，譬如一些更新后的新功能。我們處理這種故障請求的時候，就會從相應(yīng)驅(qū)動中獲得。本論文設(shè)計開發(fā)了基于CLEARQUEST的故障流程控制系統(tǒng)，對原來廣州、北京兩地的故障控制流程進(jìn)行了徹底的分析，對流程的差異進(jìn)行了統(tǒng)一，提出了新的故障控制流程，同時在系統(tǒng)中實現(xiàn)了EMAIL通知，權(quán)限控制等功能為了能與公司北方研究院、西南研究院的CQ流程進(jìn)行交互以及溝通故障信息，開發(fā)了CQPROXY代理程序模塊另外，本文還應(yīng)用軟件度量理論和統(tǒng)計分析理論對故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，了解過程目前的狀態(tài)，評估過程所能達(dá)到的質(zhì)量指標(biāo)并進(jìn)行改進(jìn)，對項目整體發(fā)展?fàn)顩r，提供宏觀及定量的分析與統(tǒng)計信息，生成多種統(tǒng)計分析圖表和項目狀態(tài)報告，為以后的研發(fā)提供度量分析。

簡介：近年來，國內(nèi)大中型鋼鐵企業(yè)自動化水平逐步提高，燒結(jié)生產(chǎn)過程自動控制與參數(shù)檢測能力也不斷上升，但是由于原料特性的波動使燒結(jié)工況和燒結(jié)礦品質(zhì)面臨著巨大的威脅，也間接影響了高爐的平穩(wěn)性和鐵水質(zhì)量，因此針對復(fù)雜原料來源的煉鐵過程，研究燒結(jié)過程智能優(yōu)化控制有著非常重要的意義。本課題是國家863重點項目“面向平穩(wěn)運行和節(jié)能降耗的高爐煉鐵過程集成控制系統(tǒng)”在杭州鋼鐵集團公司合作實施示范工程的重要組成部分，研究將燒結(jié)過程劃分為配料、混料、燒結(jié)熱狀態(tài)三個工段，主要工作如下1提出了實驗系統(tǒng)的總體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計方案，使協(xié)調(diào)優(yōu)化系統(tǒng)運行于基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)之上，通過中心服務(wù)器實現(xiàn)控制系統(tǒng)信息的實時采集及運算結(jié)果上傳，實現(xiàn)了煉鐵全過程的信息集成，同時降低了系統(tǒng)間影響的風(fēng)險；系統(tǒng)使用C＃與MATLAB混合編程方法設(shè)計建模、控制與優(yōu)化算法的程序模塊，使系統(tǒng)的軟件設(shè)計得以在3個月內(nèi)完成。2采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為過程建模工具，并提出了峰值密度函數(shù)法和中心聚類算法，設(shè)計水分軟測量模型和燒結(jié)熱狀態(tài)過程模型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；由于燒結(jié)礦品質(zhì)的機理關(guān)系復(fù)雜，采用主元分析法選擇預(yù)測模型的輸入變量；為避免模型因時變而失配，采用帶遺忘因子的遞推最小二乘法設(shè)計了模型參數(shù)在線更新方法。3基于燒結(jié)礦品質(zhì)預(yù)測模型，提出利用在線更新的原料參數(shù)表與下料量調(diào)整規(guī)則庫設(shè)計配比與配量的計算方法；由于熱狀態(tài)和燒結(jié)礦品質(zhì)對水分要求較高，采用梯度法設(shè)計混料過程水分多路自適應(yīng)控制器，實現(xiàn)了混合料水分的閉環(huán)控制；對燒結(jié)熱狀態(tài)的RBF網(wǎng)絡(luò)辨識模型，提出將微分算子與控制量加權(quán)系數(shù)中引入預(yù)測控制方法，并設(shè)計燒結(jié)熱狀態(tài)廣義預(yù)測控制器，增加了GPC在多變量、時滯、非線性系統(tǒng)中的適用性。基于上述算法和思想，進(jìn)行燒結(jié)過程智能優(yōu)化控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計，并在杭鋼煉鐵廠1＃燒結(jié)機上得到了成功的驗證，達(dá)到了預(yù)想的設(shè)計技術(shù)指標(biāo)。最后分析了燒結(jié)機尾橫向斷面影響因素，提出將燒結(jié)臺車橫向分為多通道的設(shè)想，并采用改進(jìn)微粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行多通道協(xié)調(diào)優(yōu)化的仿真研究，取得了很好的研究成果。