[发明专利]一种敏捷的丙烯聚合生产过程最优软测量仪表

说明书

本发明公开了一种敏捷的丙烯聚合生产过程最优软测量仪表，包括丙烯聚合生产过程、现场智能仪表、控制站、存放数据的DCS数据库、基于差分进化算法优化相关向量机的最优软测量模型以及熔融指数软测量值显示仪，现场智能仪表及控制站与丙烯聚合生产过程相连，与DCS数据库相连；最优软测量模型与DCS数据库及软测量值显示仪相连。所述的基于差分进化算法优化相关向量机的最优软测量模型包括数据预处理模块、相关向量机模块、模型更新模块、差分进化算法优化模块。本发明的丙烯聚合生产过程最优软测量仪表实现预报敏捷性好、模型能够自动更新。

技术领域

本发明涉及一种敏捷的最优软测量仪表及方法，具体是一种基于差分进化算法优化相关向量机的丙烯聚合过程最优软测量仪表。

背景技术

聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，丙烯最重要的下游产品，世界丙烯的50％，我国丙烯的65％都是用来制聚丙烯，是五大通用塑料之一，与我们的日常生活密切相关。聚丙烯是世界上增长最快的通用热塑性树脂，总量仅仅次于聚乙烯和聚氯乙烯。为使我国聚丙烯产品具有市场竞争力，开发刚性、韧性、流动性平衡好的抗冲共聚产品、无规共聚产品、BOPP和CPP薄膜料、纤维、无纺布料，及开发聚丙烯在汽车和家电领域的应用，都是今后重要的研究课题。

熔融指数是聚丙烯产品确定产品牌号的重要质量指标之一，它决定了产品的不同用途，对熔融指数的测量是聚丙烯生产中产品质量控制的一个重要环节，对生产和科研，都有非常重要的作用和指导意义。

然而，熔融指数的在线分析测量目前很难做到，一方面是在线熔融指数分析仪的缺乏，另一方面是现有的在线分析仪由于经常会堵塞而测量不准甚至无法正常使用所导致的使用上的困难。因此，目前工业生产中MI的测量，主要是通过人工取样、离线化验分析获得，而且一般每2-4小时只能分析一次，时间滞后大，给丙烯聚合生产的质量控制带来了困难，成为生产中急需解决的一个瓶颈问题。聚丙烯熔融指数的在线预报系统及方法研究，从而成为学术界和工业界的一个前沿和热点。

发明内容

为了克服目前已有的丙烯聚合生产过程的测量敏捷性差、易受人为因素的影响的不足，本发明的目的在于提供一种预报敏捷性好、模型自动更新的丙烯聚合生产过程最优软测量仪表。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种敏捷的丙烯聚合生产过程最优软测量仪表，用于对丙烯聚合生产过程中的熔融指数进行软测量，所述软测量单元包括依次相连的数据预处理模块、PCA主成分分析模块、相关向量机模块和差分进化算法优化模块，其中：

数据预处理模块：将从DCS数据库输入的模型输入变量进行预处理，具体根据下式进行标准化处理：

其中，mean表示各变量的算术平均值，std表示各变量的标准差，表示输入变量的值，下标i表示第i次检测、j分别表示第j维变量，x_ij表示标准化后的输入变量，S表示模型输入变量。

主成分分析模块：通过主成分分析来保证在不降低系统精度的情况下降低系统的复杂度，将标准化后的数据集X＝{x_ij}进行主成分分析。

记X＝{x_ij}是由n个样本组成的p变量数据集，X的协方差矩阵为：

Σ_x为非负定的对称阵，基于线性代数理论可知必定存在正交阵U满足：

其中，λ₁,λ₂,…,λ_p为协方差矩阵Σ_x的特征根，且满足λ₁≥λ₂≥…≥λ_p；而U恰好是由与特征根对应的特征向量所组成的正交阵：