軟測量技術(shù)是一門新興的工業(yè)技術(shù),是對目前商用傳感器不足的一個重要補(bǔ)充.綜觀國內(nèi)外軟測量技術(shù)的發(fā)展情況,本文從二次變量選擇、數(shù)據(jù)處理、軟測量模型建立、在線校正與工業(yè)應(yīng)用5 個方面系統(tǒng)地介紹了軟測量技術(shù)、應(yīng)用及其發(fā)展前景.
在工業(yè)過程控制中, 存在一大類無法或難以用傳感器直接檢測的變量,如精餾塔的塔頂/ 塔底產(chǎn)品質(zhì)量、紙漿的Kapp a 值、生物發(fā)酵罐中的生物量參數(shù)及高爐鐵水的含硅量等. 這些變量對于提高產(chǎn)品質(zhì)量和保證安全生產(chǎn)起著重要的作用, 是工業(yè)生過程中必須加以嚴(yán)格監(jiān)控的變量. 但是,據(jù)不完全統(tǒng)計,目前國外商用傳感器約2 000 多種,而國內(nèi)只有200 多種. 因此,自控技術(shù)人員經(jīng)常處于一種無法選取合適傳感器,使控制系統(tǒng)缺少“眼睛”這樣一種尷尬的局面. 為解決這類問題,可采用軟測量技術(shù).
早在70 年代,Brosillow 就提出了推斷控制的基本思想和方法:采集過程中比較容易測量的二次變量(Seconda ry Va ria ble ) , 構(gòu)造推斷估計器來估計并克服擾動和測量噪聲對過程主導(dǎo)變量( Prima ryVa ria ble) 的影響[ 1 ] . 推斷控制策略包括估計器和控制器的設(shè)計. 在發(fā)展起來的軟測量技術(shù)就體現(xiàn)了估計器的特點. 估計器的設(shè)計是根據(jù)某種最優(yōu)準(zhǔn)則,選擇一組既與主導(dǎo)變量有密切聯(lián)系, 又容易測量的二次變量,通過構(gòu)造某種數(shù)學(xué)關(guān)系,實現(xiàn)對主導(dǎo)變量的在線估計[ 2 ] . 軟測量技術(shù)除了能“測量”主導(dǎo)變量外,還可估計一些反映過程特性的工藝參數(shù),如精餾塔的塔板效率、反應(yīng)速度和催化劑的活性等. 軟測量技術(shù)是一門有著廣闊發(fā)展前景的新興工業(yè)技術(shù). 對其研究已經(jīng)歷了從線性到非線性、靜態(tài)到動態(tài)、無校正功能到有校正功能的過程[ 3 ] . 隨著軟測量技術(shù)在理論研究和實踐中的不斷完善和發(fā)展, 正逐步取得令人滿意的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益.
在綜觀國內(nèi)外軟測量技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上,本文將從二次變量的選擇、數(shù)據(jù)處理、軟測量模型建立、在線校正與工業(yè)應(yīng)用5 個方面系統(tǒng)地介紹軟測量技術(shù).