化工過程動態(tài)數(shù)據(jù)校正方法研究.pdf

1、數(shù)據(jù)校正的基本原理是利用各種過程冗余信息對測量數(shù)據(jù)中的誤差進行處理，使其滿足過程內(nèi)在的物料平衡、能量平衡以及其它關(guān)系式。根據(jù)操作條件的不同，數(shù)據(jù)校正可以分為穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)校正和動態(tài)數(shù)據(jù)校正。由于實際過程中動態(tài)變化經(jīng)常發(fā)生，而且國內(nèi)外對于穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)校正的研究已較為成熟，因此本文選擇對動態(tài)數(shù)據(jù)校正方法進行研究，包括不基于過程動態(tài)模型的多項式濾波、小波濾波和基于過程動態(tài)模型的魯棒數(shù)據(jù)校正、卡爾曼濾波。
　　本文在研究了上述幾種方法原理的基礎(chǔ)上，

2、分別對這幾種方法的不足進行了有效改進和完善，提高了這幾種方法的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)性能和過失誤差偵破性能。同時，為了在實際應(yīng)用中選取有效的數(shù)據(jù)校正方法，本文同時對這幾種方法的數(shù)據(jù)校正性能進行了對比研究。
　　對于多項式濾波，針對多項式濾波的擬合次數(shù)和目標(biāo)函數(shù)對數(shù)據(jù)校正結(jié)果影響較大的問題，提出了根據(jù)中位數(shù)選取多項式次數(shù)和用魯棒估計函數(shù)代替最小二乘目標(biāo)函數(shù)的方法。在此基礎(chǔ)上，提出了根據(jù)多項式濾波的預(yù)測值進行過失誤差偵破的方法。數(shù)據(jù)校正實例的仿真運

3、算結(jié)果表明改進的多項式濾波的數(shù)據(jù)校正性能有了顯著的提高。
　　對于小波濾波中的強制去噪濾波，提出了用高頻系數(shù)和低頻系數(shù)的相關(guān)系數(shù)和相鄰兩層高頻系數(shù)方差比確定強制去噪濾波的最優(yōu)分解層數(shù)的方法。其中，相關(guān)系數(shù)和方差比的臨界值通過總結(jié)化工數(shù)據(jù)校正實例計算結(jié)果的規(guī)律給出。在過失誤差偵破方面，通過總結(jié)過失誤差與校正結(jié)果之間的規(guī)律得出了強制去噪濾波的校正值與過失誤差大小、分解層數(shù)的關(guān)系公式。對Aspen模擬生成的測量數(shù)據(jù)的校正結(jié)果表明，新方法

4、提出的判斷參數(shù)和關(guān)系公式可有效地用于不基于過程動態(tài)模型的數(shù)據(jù)校正。
　　對于魯棒數(shù)據(jù)校正方法，提出了一種把魯棒目標(biāo)函數(shù)映射到0-1區(qū)間的方法，并通過該方法把常用的魯棒目標(biāo)函數(shù)分為三類。文中通過一個穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)校正實例和一個動態(tài)數(shù)據(jù)校正實例對比研究了各類目標(biāo)函數(shù)的性能。仿真應(yīng)用表明，同類魯棒目標(biāo)函數(shù)的數(shù)據(jù)校正結(jié)果接近。其中，第一類魯棒函數(shù)的數(shù)據(jù)校正結(jié)果最好，第三類次之，第二類略差。
　　對于卡爾曼濾波，為了提高卡爾曼濾波的過失誤差

5、偵破性能，提出了將魯棒估計用于修正測量值方差的策略，并根據(jù)等價權(quán)矩陣的計算方法給出了測量值方差的修正公式。線性實例和非線性實例的校正結(jié)果表明，本文提出的改進方法顯著的提高了卡爾曼濾波的過失誤差偵破性能。
　　為了在實際應(yīng)用中選取有效的數(shù)據(jù)校正方法，文中同時對同類數(shù)據(jù)校正方法進行了對比研究。對Aspen模擬生成的測量數(shù)據(jù)的校正結(jié)果表明，改進的多項式濾波在校正結(jié)果的準(zhǔn)確性方面好于強制去噪濾波，但其計算時間長;對連續(xù)攪拌釜仿真生成的測量