收藏本站
《重庆大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于支持向量机的热工过程逆动力学建模及控制

沈曙光  
【摘要】: 系统逆动力学问题是一类典型的动态系统反演课题,其核心内容在于,根据所期望的系统输出过程和已知的系统当前和历史状态,确定应该施加于系统的输入过程。热力系统逆动力学问题已经成为热工过程控制与故障诊断等许多相关领域的一个基础性的重要课题,对该问题进行深入研究,具有十分重要的科学意义和工程实际意义。 支持向量机(SVM)是建立在统计学习理论基础上的一种机器学习算法,具有理论完备、全局优化、适用于小样本建模和泛化能力强等优点,已经成为复杂系统辨识的有效工具。本文研究了基于SVM的热工过程逆动力学模型辨识与控制问题,主要研究工作与结果包括以下五个方面。 ①针对两类典型热工对象,建立了逆动力学模型的基本结构;提出了一种基于对象动态过程相关分析的多输入多输出(MIMO)系统逆动力学模型输入向量的约简方法,通过对象动态过程的相关分析,获得对象逆动力学过程的最大相关量和主导参数,在此基础上确定MIMO系统逆动力学模型的输入向量。利用该方法对双输入双输出系统逆动力学模型进行了深入研究,提出了双输入双输出系统逆动力学模型的四种基本结构。 ②与标准SVM相比,最小二乘支持向量机(LSSVM)将SVM的学习问题转化成线性方程组的求解问题,在函数估计和逼近中得到了广泛应用,其主要问题在于,在基于LSSVM的系统建模过程中,模型的每次更新都需要进行一次矩阵求逆,难以用于复杂系统的在线辨识。本文将递推最小二乘法(RLS)和LSSVM算法相结合,利用RLS在线调整LSSVM的权向量和偏移量,通过修剪算法减少支持向量个数,提出了一种递推最小二乘支持向量机(RLSSVM),明显地提高了系统模型在线辨识过程的实时性和模型的精确性。文中利用RLSSVM实现了几类典型热工对象逆动力学模型的在线辨识,验证了基于RLSSVM的系统逆动力学过程模型在线辨识方法的有效性。 ③针对LSSVM方法存在的核函数及算法参数选取问题,以及系统模糊辨识模型泛化能力不足问题,将LSSVM方法和模糊辨识方法相结合,提出了一种基于最小二乘支持向量机的模糊辨识方法(FLSSVM),并证明了该方法与LSSVM的等价性;在基于FLSSVM模型在线辨识算法中,采用滚动时间窗概念,由模糊竞争学习算法修正聚类中心;在结论参数辨识中,对滚动时间窗内的样本数据根据采样时间的不同,分配不同的权值。基于FLSSVM的热工对象逆动力学过程辨识结果表明,该方法具有较高的辨识精度和良好的跟踪性能,具有良好的泛化能力和对噪声的适应能力。 ④将前述的逆动力学模型辨识方法与自适应逆控制技术相结合,建立了一种基于FLSSVM逆动力学模型的自适应逆控制系统。在控制过程中,通过FLSSVM方法在线辨识控制对象的逆动力学模型,对控制器进行在线更新;同时利用基于FLSSVM的逆动力学模型自适应地完成系统输出扰动消除过程。针对火电机组过热汽温对象和负荷对象设计了相应的自适应逆控制系统,控制过程仿真实验表明,所建立的自适应逆控制系统具有良好的控制性能和自适应能力,并表现了良好的输出扰动消除效果。 ⑤根据直流锅炉汽温对象典型动态特性的分析结果,明确了现有的汽温分段控制方法存在的主要问题,建立了一种基于逆动力学模型的直流锅炉给水及过热汽温的自适应逆控制系统,通过逆动力学模型在线辨识,同时考虑直流锅炉出口汽温以及微过热汽温等对给水量和各级喷水量的共同需要,实现直流锅炉给水及过热汽温的综合控制。仿真实验表明,该控制系统具有良好的控制品质和自适应能力,并有效地消除了现有的汽温分段控制方法中存在的控制量反复振荡现象。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TK123

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘涵,刘丁,郑岗,梁炎明,宋念龙;基于最小二乘支持向量机的天然气负荷预测[J];化工学报;2004年05期
2 胡文霏,黄金泉;航空发动机自适应逆控制研究[J];航空动力学报;2005年02期
3 朱燕飞,毛宗源,谭光兴;锌钡白煅烧过程的LS-SVM建模仿真[J];华南理工大学学报(自然科学版);2004年11期
4 戴先中,孟正大,沈建强,阮建山;神经网络α阶逆系统控制方法在机器人解耦控制中的应用[J];机器人;2001年04期
5 刘福才,关新平,裴润;基于一种新模糊模型的非线性系统模糊辨识[J];控制理论与应用;2003年01期
6 李春文;刘艳红;陈铁军;吴热冰;李健勇;;基于逆系统方法的广义非线性系统控制及电力系统应用[J];控制理论与应用;2007年05期
7 李人厚,张平安;关于模糊辨识的理论与应用实际问题[J];控制理论与应用;1995年02期
8 张兴华,戴先中;基于逆系统方法的感应电机调速控制系统[J];控制与决策;2000年06期
9 杨奎河;单甘霖;赵玲玲;;基于最小二乘支持向量机的汽轮机故障诊断[J];控制与决策;2007年07期
10 陈红;邓良才;王广军;;基于逆动力学模糊规则的单元机组协调控制[J];控制与决策;2008年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张宏杰;李雅峰;侯妍妍;;基于支持向量机(SVM)的点焊质量在线监测[J];焊接;2007年10期
2 哈明虎,王鹏;可能性空间中学习过程一致收敛速度的界[J];河北大学学报(自然科学版);2004年01期
3 哈明虎;田静;周彩丽;李俊华;;受噪声影响的模糊样本学习理论的关键定理[J];河北大学学报(自然科学版);2006年06期
4 马玲,王爽心,谷毅;FUZZY-PI串级系统在火电厂汽温控制中的应用[J];华北电力技术;2004年04期
5 王京茹;李平康;;基于模糊控制的自动发电控制技术研究[J];华北电力技术;2005年11期
6 尹喜超;张琦;杨振勇;;基于改进的ELMAN神经网络的内模控制方法及应用[J];华北电力技术;2008年04期
7 张宏胜;杨锡运;刘欣然;;发电厂主汽温系统的模糊滑模控制研究[J];华北电力技术;2010年01期
8 孙羽;盘山发电厂直流锅炉给水控制系统及特点[J];华北电力技术;1996年10期
9 王兵树,林永君,高建强;电站热力过程全工况全范围控制仿真研究系统[J];华北电力大学学报;2000年03期
10 张建华,侯国莲,李农庄,许红兵;多模型过热汽温控制系统[J];华北电力大学学报;2000年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘绍奎;闫桂荣;;基于自适应逆控制的空间桁架结构振动主动控制[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
2 冯辅周;郭恒毅;江鹏程;;支持向量机及其在电机故障诊断中的应用[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
3 马文涛;;参数优化LSSVM的巷道围岩松动圈预测研究[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
4 郭玮;李智勇;朱晟;孙慧;;支持向量机在变压器油溶解气体检测中的应用[A];第一届电力安全论坛优秀论文集[C];2008年
5 ;Soft Sensor Modeling Based on Least Squares Support Vector Machines[A];Proceedings of 6th International Symposium on Test and Measurement(Volume 4)[C];2005年
6 ;Compensated Algorithm of Sensor Characteristic Based on Support Vector Machine[A];Proceedings of 6th International Symposium on Test and Measurement(Volume 4)[C];2005年
7 ;The Support Vector Machine Technique for Concrete Adherence Strength Prediction[A];Proceedings of 6th International Symposium on Test and Measurement(Volume 5)[C];2005年
8 ;A Wavelet Kernel for Support Vector Machine Based on Frame Theory[A];Proceedings of 6th International Symposium on Test and Measurement(Volume 5)[C];2005年
9 ;Support vector machines for multi-component gases classification with wavelet features extraction[A];Proceedings of 6th International Symposium on Test and Measurement(Volume 6)[C];2005年
10 ;Control of nonlinear dynamical systems using wavelet support vector machines[A];第七届国际测试技术研讨会论文集[C];2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曾传华;基于颜色和纹理特征的竹条分级方法研究[D];华中农业大学;2010年
2 展慧;基于多源信息融合技术的板栗分级检测方法研究[D];华中农业大学;2010年
3 李金华;基于SVM的多类文本分类研究[D];山东科技大学;2010年
4 郑洪波;虚拟倒立摆系统的控制研究[D];山东科技大学;2010年
5 田文娟;基于支持向量机的人民币序列号识别方法的研究[D];山东科技大学;2010年
6 徐芳芳;优化问题的PVD算法研究[D];山东科技大学;2010年
7 孟培培;基于3S的土地督察信息系统研究[D];山东科技大学;2010年
8 陈少华;基于Hopfield神经网络控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
9 朱耿峰;支持向量机在冲击地压预测模型中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
10 刘维会;不平衡数据集上支持向量机算法研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王松岭;张学镭;陈海平;周兰欣;;基于深冷技术的空气分离系统仿真研究[J];华北电力大学学报;2006年01期
2 唐正姣,韦藤幼,童张法;乙酸与正丁醇催化精馏过程模拟[J];化肥设计;2003年06期
3 宋海华,余国琮,王秀英;精馏过程的动态模拟[J];化工学报;1994年04期
4 秦永胜,徐用懋,方崇智,唐杰;多元精馏过程的非平衡级动态模型[J];化工学报;1997年02期
5 刘兴高,钱积新;内部热耦合精馏塔的初步设计(I) 模型化和操作分析[J];化工学报;2000年03期
6 刘兴高,钱积新;内部热耦合精馏塔的初步设计(II) 控制分析和参数优化[J];化工学报;2000年03期
7 吴燕翔,王良恩,赵之山,谭天恩;乙酸甲酯水解催化精馏过程催化剂包内的传质模型(Ⅰ)数学模型[J];化工学报;2002年05期
8 孔薇,杨杰;基于径向基神经网络的聚丙烯熔融指数预报[J];化工学报;2003年08期
9 张猛,马利,杨基础,徐用懋;乳酸提纯反应精馏新工艺非平衡级稳态模拟[J];化工学报;2005年06期
10 周叶翔;刘兴高;王成裕;;基于内部热耦合精馏塔非线性wave模型的高纯控制[J];化工学报;2008年07期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈彦桥,刘吉臻,杨光军,杨先亮;用T-S模糊模型辨识160MW协调控制系统[J];华北电力大学学报;2003年04期
2 田沛,马平,吕丽霞,罗培军;球磨机控制系统INA方法设计[J];华北电力学院学报;1994年01期
3 苏杰,孙德立,曾新;球磨机控制系统的一种频域方法设计[J];华北电力大学学报;1998年03期
4 于希宁,边立秀,孙建平;磨煤机解耦控制系统的设计与调试[J];河北电力技术;1994年06期
5 周耀庭,邓志良;船舶操纵自适应控制[J];华东船舶工业学院学报;1994年02期
6 胡立业;大机组可靠性现状分析[J];华东电力;1997年12期
7 王宏伟,王清,王子才,金京皓;基于模糊聚类多变量系统的模糊辨识方法[J];哈尔滨工业大学学报;1998年04期
8 胡文霏,黄金泉;航空发动机自适应逆控制研究[J];航空动力学报;2005年02期
9 叶志锋,孙健国;基于概率神经网络的发动机故障诊断[J];航空学报;2002年02期
10 黄然婷,刘咏平,狄,毛宗源;锌钡白干煅窑炉过程控制系统的研制(Ⅱ)——测量数据预处理技术[J];华南理工大学学报(自然科学版);2002年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李刚;热力系统逆动力学模糊规则模型及其应用[D];重庆大学;2005年
【相似文献】
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 荣海娜;张葛祥;张翠芳;;基于支持向量机的非线性系统辨识方法[A];中国自动化学会、中国仪器仪表学会2004年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2004年
2 林杰华;张斌;李冬森;宋华茂;余志强;王浩;;支持向量机在电力客户信用评级中的应用[A];全国第21届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2010)暨全国第2届安全关键技术与应用学术会议论文集[C];2010年
3 蒋铁军;张怀强;李积源;;多变量系统预测的支持向量机方法研究[A];管理科学与系统科学研究新进展——第7届全国青年管理科学与系统科学学术会议论文集[C];2003年
4 黄淑云;孙兴玉;梁汝萍;邱建丁;;基于小波支持向量机预测蛋白质亚细胞定位研究[A];第十一届全国计算(机)化学学术会议论文摘要集[C];2011年
5 谢湘;匡镜明;;支持向量机在语音识别中的应用研究[A];现代通信理论与信号处理进展——2003年通信理论与信号处理年会论文集[C];2003年
6 涂冬成;薛龙;刘木华;赵进辉;沈杰;吁芳;;基于支持向量机的鹅肉肉色客观评定研究[A];中国农业工程学会电气信息与自动化专业委员会、中国电机工程学会农村电气化分会科技与教育专委会2010年学术年会论文摘要[C];2010年
7 杨凌;刘玉树;;基于支持向量机的坦克识别算法[A];第三届全国数字成像技术及相关材料发展与应用学术研讨会论文摘要集[C];2004年
8 师旭超;巴松涛;;基于支持向量机方法的深基坑变形预测[A];科技、工程与经济社会协调发展——河南省第四届青年学术年会论文集(上册)[C];2004年
9 张军;;支持向量机方法在地下水位干扰排除中的初步应用[A];2007年地震流体学术研讨会论文摘要集[C];2007年
10 许建生;盛立东;;基于改进的支持向量机和BP神经网络的识别算法[A];第八届全国汉字识别学术会议论文集[C];2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 刘笑;做一个“硬件终结者”[N];中国计算机报;2003年
2 建萱;执着追求 永不放弃[N];联合日报;2008年
3 本报记者 薛海滨;四大概念技术秀[N];计算机世界;2005年
4 刘佳婧;三种方法辨识铂金饰品[N];科技日报;2006年
5 江苏 汪凯罗;3·15之光驱[N];中国电脑教育报;2001年
6 朱燕波;“中医原创思维与健康状态辨识方法体系研究”项目启动[N];中国中医药报;2011年
7 课题主持人 李心丹 课题协调人 上海证券交易所 施东晖 傅浩 课题研究员 宋素荣 查晓磊 宾红辉 张许宏 郭静静 黄隽 南京大学工程管理学院;内幕交易与市场操纵的行为动机与判别监管研究[N];中国证券报;2007年
8 李兆春;以国家级规划教材为重点[N];中国图书商报;2007年
9 李水根;计算机详解配伍与药效关系[N];健康报;2005年
10 清华大学 苏光大;非接触式人脸识别技术[N];计算机世界;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 江锋;支持向量机在分类及人脸检测应用中的研究[D];南京理工大学;2003年
2 傅正钢;基于统计学习的人工智能在数字游戏和数字娱乐上的应用[D];浙江大学;2004年
3 朱晓芳;基于支持向量机的田间杂草识别方法研究[D];江苏大学;2010年
4 朱明玲;基于改进的小波变换和支持向量机的纺织细纱机故障自动诊断[D];东华大学;2011年
5 张宝华;支持向量机在入侵检测系统中的研究和应用[D];天津理工大学;2010年
6 赖永标;支持向量机在地下工程中的应用研究[D];山东科技大学;2004年
7 沈徐辉;基于核主成分与支持向量机的体内药物代谢预测[D];浙江大学;2011年
8 李铮;基于支持向量机的道路交通标志识别的研究[D];燕山大学;2011年
9 王启超;基于组合核函数支持向量机的软测量技术及其应用研究[D];江西理工大学;2011年
10 冯洪海;基于粗糙集和支持向量机的多值分类算法[D];河北农业大学;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026