大型石油化工罐区储罐液位仪表的设计及应用

以石油化工大型罐区液位仪表设计为例,介绍了雷达和伺服液位计的基本原理、特点和与其它液位测量仪表比较。着重说明了两种液位计的选型、安装与应用。

执行器部分失效的鲁棒模糊容错切换控制

针对一类具有不确定性、外部扰动和执行器部分失效的非线性工业过程,提出一种鲁棒模糊容错切换控制方法。首先,构建新型多自由度T-S模糊状态空间模型,在此基础上,结合执行器部分失效的情况设计控制律。其次,给出基于线性矩阵不等式(LMI)的容错切换条件和系统稳定条件,并通过当前系统状态和稳定性条件求取其子模型的控制律及相应权值。最后,通过对连续搅拌釜式反应器的仿真研究来验证该文方法的有效性。

执行器随机失效系统鲁棒预测容错切换控制

针对一类具有执行器随机失效问题的离散线性系统,提出一种基于故障概率情况下的鲁棒预测容错切换控制方法。首先,将工业过程建立成新型多自由度状态空间模型,设计含有故障概率的容错控制器;其次,引入系统故障和其恢复时的随机概率,利用李雅普诺夫判据给出基于线性矩阵不等式形式的稳定性条件,再通过指数稳定的相关证明求解出不同执行器切换时的稳定条件,以保证系统故障时容错控制与无故障时常规控制间的切换;然后,控制器设计时还充分考虑了设定值变化时所产生的跟踪误差带来的影响。最后,通过仿真结果验证了所提方法的可行性。

基于注意力增强型编解码网络的化工过程故障诊断

化工过程的数据往往含有动态时序特性,传统故障检测对动态信息的使用率较低,限制了故障诊断性能。针对这个问题,提出了一种基于注意力增强的编解码网络模型的化工过程故障诊断新方法。编码部分利用LSTM提取过程数据的特征信息,结合注意力机制,更加有效地利用过程数据间的动态信息;解码部分利用LSTM并结合注意力机制提供的上下文向量,为归一化指数的回归提供更加精准的状态信息,最后利用归一化指数回归得到各个样本数据的故障类别概率值。结果表明,注意力机制的引入,提高了模型在时域下对过程动态信息的使用效率。针对本文提出的方法,利用田纳西伊士曼过程数据进行了实验,并与标准的PCA-SVM、DBN和ResNet的结果进行了对比。结果表明,该方法诊断故障的效果更加理想。

石油化工企业中锅炉安全诊断方法研究

石油化工企业生产过程中,动力源通常由锅炉提供,锅炉需要长期不间断工作。通过监测炉膛火焰温度完成对锅炉的安全评估。采用小奇异值的正则化矩阵修法的声学温度场重建方法,可完成对锅炉温度场的监测。该方法通过小奇异值标准差之和占标准差的比重,确定小奇异值的分界值,选取小奇异值对应的特征向量构造正则化矩阵,可有效修正小奇异值,又减少由修正所带来偏差的引入。通过仿真证明了该算法的有效性,进一步可以完成炉膛火焰燃烧状态监测,进而完成锅炉安全性评价。

电子信息类大学生创新人才培养体系建设研究

大学生创新人才培养体系的建设是高等学校全面提高人才培养质量,培养高素质应用型创新人才的重要举措。在实施过程中,通过建立大学生创新实践基地,建立完善的提高大学生基础创新能力、创新思维和动手能力、工程实际应用能力、创业和职业规划能力的创新培养体系,将创新教育与各专业教育深度融合,促进创新创业教育全面开展。创新人才培养体系的建设思路和措施包括创新平台、师资队伍、课程体系、激励机制和校企合作等方面的建设。这些研究对创新人才的培养具有一定的实际意义。

新工科背景下的石化控制类工程人才培养体系的研究与实践

课题组在石化控制类工程人才培养和教学过程中,把“产业需求、应用型人才培养和OBE理念”融合贯通,将“知识、能力、素质”融合贯通,对传统人才培养模式进行改革,打造了新工科背景下的石化控制类专业群,营造了面向生产实际的育人环境,形成了基本完善的石化控制类工程人才培养体系,培养模式改革探索成效显著,培养了一批面向石油化工产业链,服务于生产与技术管控、设备与能源管理、安全与环保监控以及生产与运营辅助决策等领域的新工科人才。改革过程与成果对行业特色高校传统专业的新工科人才培养具有一定的参考价值。

可编程序控制器及应用课程思政探索与实践

课程思政是高等学校落实立德树人根本任务的主要途径,是新时代推动高等教育高质量发展的新举措。文章以可编程序控制器及应用课程为基础,多角度挖掘、分析课程中的思政元素切入点,从课程内容、教学模式、教学过程、课程评价四个维度进行了课程思政的探索与改革,并通过“教师讲授+慕课+学生分享”的教学模式进行实践,实现学生知识学习、能力锻炼、价值塑造“三位一体”的综合培养目标。

改进遗传算法优化多偏差控制加热炉支管平衡

针对加热炉各支管温度的跟踪和平衡控制问题,提出了改进遗传算法优化多偏差控制加热炉支管温度跟踪和平衡的方案。该方案利用各支管原料混合后的温度和各支管温度的偏差,通过对进料流量和燃料流量的调控,不仅确保了调节过程中总管流量不变,而且实现了各支管温度跟踪和平衡的双重目标。同时,因为把多个支管作为一个整体来分析,所以避免了对相邻支管温度反复进行比较。利用改进遗传算法对多偏差控制技术的控制器参数进行优化,克服了控制器参数整定的困难。仿真结果表明,改进遗传算法优化多偏差控制方案具有可行性和有效性。

具有丢包补偿的GORC-PID算法无线温度控制系统

对于工业过程控制中有线控制存在的布线困难、可拓展性差、维护成本高等问题,本文设计并开发了具有丢包补偿GORC-PID(generalized open-loop response control-PID)算法的无线温度控制系统。以工业上通用的WirelessHART为标准协议,使用无线硬件设备搭建无线通信网络,替代有线通信方式,并以监视与控制通用系统(monitor and control generated system, MCGS)组态软件为控制平台,采用改进的广义开环响应控制(generalized open-loop response control, GORC)与PID控制相结合的控制算法,通过构建的具有丢包补偿的Smith预估器对丢包数据进行估计,得出补偿的估计值,并参与GORC滚动优化中,来实现对温度的实时监测与控制。以高温炉作为研究对象进行实验,结果表明所设计的无线温度控制系统不仅可以有效解决有线过程控制中存在的问题,而且可以解决无线通信过程中的丢包、迟滞等问题,具有良好的工业价值。

基于ISSA的多变量ORVFL网络自适应预测控制

针对多输入多输出(Multiple‐Input Multiple‐Output,MIMO)的非线性系统,提出了一种基于改进的麻雀搜索算法(Improved Sparrow Search Algorithm,ISSA)的在线序列随机权值网络(Online Random Vector Functional‐Link Net,ORVFL)自适应预测控制算法(ISSA‐MPC)。该算法采用ORVFL网络逼近非线性系统模型,并用于系统过程的多步预测。为了提高麻雀搜索算法的性能,使用该算法对系统性能指标进行了在线优化,求解了每一个采样周期的最优控制律。结果表明,该算法控制性能良好并具有较好的抗模型失配能力。

劳创融合理念下大学生创新创业实验室建设与探索

为提升大学生的劳动创造与创新创业能力,培养新时期劳动教育倡导的大学生创新、创造、创意精神,综合运用校内外创新创业资源,提出构建体现“劳创融和”理念的大学生创新创业实验室育人平台。结合当前国家对于创新型技能人才的需求,顺应知识变革诉求、秉持“劳创融合”理念和坚持教育资源协同战略,对实验课程、实验平台、校企合作、师资队伍等资源进行统筹协调,构建集优质课程-竞赛-素质拓展-成果转化等为内容的“创新创业教育+劳动教育”创新创业实验室人才培养体系,推动创新创业教育和劳动教育双向贯通,促进高等教育内涵式发展,培养创新型技能人才。

基于PSO的管式加热炉热效率动态矩阵控制

在常压管式加热炉热效率的研究中,需要对热效率进行有效的在线测量并且选用相对可靠的先进控制方法。在研究加热炉燃烧机理的基础上,采用基于原理和数据处理的在线测量方法,并在加热炉效率优化控制的过程中引入了动态矩阵控制方法。与传统的控制方法相比,动态矩阵控制的引入使系统具有更好的控制效果。同时,选择粒子群算法对动态矩阵控制的参数进行了寻优处理。粒子群算法在动态矩阵参数的寻优过程中相对缩短了寻优时间,并提升了控制品质。最后,与内模控制进行了比较。结果表明,动态矩阵控制方法可以达到更好的控制效果。

一类切换随机系统的事件触发控制

研究了切换随机系统的事件触发控制问题,为避免Zeno行为和减少不必要的通信传输,提出一种基于采样数据的事件触发控制方案。首先,假设控制器可以获取系统状态和开关信号的同步采样信息。利用合并切换信号技术,将闭环系统建模为具有状态误差和增广切换信号的切换随机系统。然后,通过多重李雅普诺夫函数方法和范数放缩,获得了充分的均方指数稳定性条件。同时,给出了切换随机系统的稳定控制器设计方法。最后,通过数值仿真验证了方法的有效性。

新能源汽车空调变频控制系统设计与研发

为了降低新能源汽车空调系统的能源消耗和提高系统平稳高效运行的能力,本文从硬件和软件两方面设计和研发了新能源汽车空调变频控制系统。硬件部分以STM32F407芯片为控制系统的核心,利用Altium Designer软件完成系统硬件原理图和PCB layout的设计,主要包括控制系统电路、三相逆变桥路电路、电桥驱动电路、桥路过流检测电路、电压检测和转速检测电路等。软件部分以C语言为开发语言,完成了电机驱动功能程序、通讯功能程序和闭环控制功能程序等。最后,将硬件与软件相结合,以压缩机为核心对空调变频控制系统进行搭建,测试结果表明所研发的系统不仅有效地将电机效率最高提升到93.72%,降低空调能耗,提升新能源汽车续航能力,同时还可以提高控制系统处理复杂干扰的能力,改善系统动态控制的性能。

直流电机恒流制动和吊物落速动态控制方法研究

反抗性负载的快速制动与位能负载的落速控制对提高电机拖动装置的运行效率和安全具有重要意义。提出了一种由功率场效应管取代常规能耗制动电阻,通过压控方式在线调节其漏极与源极之间等效阻值实现直流电机全程恒流制动和吊物落速动态调节的方法。理论分析和实验结果表明,在无须改变硬件系统的条件下,该方法可将停车制动时间和吊物落速达到稳定的时间分别缩短为常规能耗制动方法的66.7%和33.3%,有效提高了电机拖动系统的动态工作效率以及控制系统的灵活性。

数据驱动的线性离散系统自学习H_(∞)跟踪控制

针对线性离散系统的H_(∞)跟踪控制问题,提出了一种新的脱策Q-学习方法。首先,采用数学变换,构建非最小状态空间模型,并且给出H_(∞)跟踪控制问题;其次,利用动态规划和强化学习技术,提出脱策Q-学习算法,自学习H_(∞)跟踪控制策略。所提方法的优势在于,仅利用系统输入和输出增量数据,采用构建增广的非最小状态空间方程模型转化方法,自学习H_(∞)跟踪控制策略,使系统稳定地跟踪参考信号,且具有抗干扰能力。最后,使用一般系统及SC-1乙烯裂解炉系统进行仿真实验,实验结果验证了所提方法的有效性。

基于自动生成语料库的政策信息与股票涨跌的预测和分析

就煤炭相关的政策文件发布对股市中煤炭板块影响这一问题,构建了自动生成政策数据的语料库,对政策文本及股市的涨跌进行预测分析。政策文本是爬取国家发展与改革委员会的政务公开文件,煤炭股市选择了龙头企业中国神华。通过对政策文本的向量化及人工添加标签值建立了逻辑回归模型,预测准确率为44.58%。而经过文本归一化、PCA主成份分析降维以及Birch文本聚类后,所得的预测模型准确率为62.20%,查准率为68.29%,查全率为60.87%,其中Birch文本聚类模型对政策文本信息的识别率为82.56%。

声波法在输油管道上的可检测泄漏率分析

为了确保输油管道出现泄漏时能够及时检测到泄漏,对声波法在输油管道上的可检测泄漏率进行了分析。首先,建立了声波产生和传播衰减模型,根据模型分析了声波在管道内的衰减性,得到管道两端声波衰减幅值的计算方法;其次,采用基于互信息优化的自适应噪声完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,简称CEEMDAN)和互谱分析相结合的去噪算法对采集的信号进行去噪,并实验验证了衰减模型可准确估计声波的衰减幅值,去噪算法可以有效消除信号中的噪声;最后,分析了管道特性与声波法在输油管道上的可检测泄漏率之间的关系。研究表明,管道特性在一定程度上决定了声波法的可检测泄漏率,声波法在输油管道上的最小可检测泄漏率可达0.45%。

基于数据增强和RFE-PCA-BP的少样本芘浓度分类方法

该文提出了一种基于数据增强的特征选择拉曼光谱浓度分类方法(Recursive Feature Elimination-Princi-pal Component Analysis-Back Propagation Neural Network,RFE-PCA-BP)。实验将购买于超市的食用油与不同浓度的嵌二萘溶液滴在硅藻土板上,采集九种不同浓度芘(Pyrene)的拉曼光谱数据,通过数据增强,将每种浓度数据通过添加不同信噪比(SNR)来扩充样本数量;RFE-PCA-BP浓度分类模型将拉曼光谱数据的特征消除、数据预处理、浓度分类合而为一。通过实验证明,RFE-PCA-BP算法的准确率高达99.42%远高于BP神经网络算法(Back Propagation Neural Network,BPNN)的86.67%。