[发明专利]一种用于纸页干燥关键过程参数软测量方法

说明书

本发明公开了一种用于纸页干燥关键过程参数软测量方法,包括以下步骤：S1.获取生产过程中纸机干燥部历史运行数据，并剔除异常值数据；S2.搭建纸页干燥机理模型，将S1得到的数据输入到机理模型进行各关键过程参数的模拟，并根据实际值计算各关键过程参数的机理模拟误差；S3.对S1得到的数据进行归一化处理，消除不同数据之间的量纲影响，并按比例将历史运行数据与机理模拟误差划分为训练集、验证集与测试集；S4.根据Ridge算法原理搭建关于各关键过程参数的机理模拟误差补偿模型，并输入训练集与验证集数据进行模型的训练与正则化参数调优；解决了机理建模方法对干燥关键过程参数模拟精度低的问题。

技术领域

本发明涉及纸页干燥关键过程参数软测量领域，特别是一种用于纸页干燥关键过程参数软测量方法。

背景技术

造纸机干燥部是一个涉及多物料蒸汽、空气、纸页等、多过程传热过程和传质过程相互耦合的复杂系统，复杂的机理以至于需要对其运行状态实行全面监控才能更好的帮助企业实现更高效的生产与管理。纸页干燥过程中，气罩排风湿度、气罩排风温度、干燥部高压蒸汽流量与低压蒸汽流量是生产操作者较为关心的几个关键参数，也是建立干燥部工艺操作参数优化模型需要精准模拟的几个变量。

建立纸页干燥过程的数学模型，达到在不同工艺操作参数组合下对干燥关键过程参数精准监控的效果，对建立干燥部工艺操作参数优化模型进而实现造纸过程的节能降耗具有重要意义。目前，关于纸页干燥关键过程的参数的模拟主要以机理模型为主，然而纸页干燥本质上是一个强非线性、时变性、多变量耦合的复杂动态参数分布过程且机理模型的性能过分依赖于模型参数的选择，难以满足工业应用对模型精度的要求，这也极大阻碍了干燥部工艺操作参数优化模型的研究。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于纸页干燥关键过程参数软测量方法，解决了机理建模方法对干燥关键过程参数模拟精度低的问题。

本发明采用的技术方案是，一种用于纸页干燥关键过程参数软测量方法，包括以下步骤：S1.获取生产过程中纸机干燥部历史运行数据，并剔除异常值数据；

S2.搭建纸页干燥机理模型，将步骤S1得到的数据输入到机理模型进行各关键过程参数的模拟，并根据实际值计算各关键过程参数的机理模拟误差；

S3.对步骤S1得到的数据进行归一化处理，消除不同数据之间的量纲影响，并按比例将历史运行数据与机理模拟误差划分为训练集、验证集与测试集；

S4.根据Ridge算法原理搭建关于各关键过程参数的机理模拟误差补偿模型，并输入训练集与验证集数据进行模型的训练与正则化参数调优；

S5.整合机理+机理模拟误差补偿模型，对测试集数据进行干燥关键过程参数的软测量。

优选地，S1的包括以下子步骤：

S11.采集纸机干燥部历史运行数据，包括：烘缸压力DP，单位为MPa；纸机车速v，单位为m/min；产品克重m，单位为g/m²；卷取率CR，单位为％；湿部加热器后新风温度T_w，单位为℃；干部加热器后新风温度T_d，单位为℃；湿部送风机频率f_w，单位为Hz；干部送风机频率f_d，单位为Hz；排风机频率f_e，单位为Hz；

S12.为消除异常值对后续建模的影响，采用箱形图方法对异常数据进行剔除，箱形图提供了识别异常值的一个标准：异常值被定义为小于Q1-1.5IQR或大于Q3+1.5IQR的值，

其中，Q1为数据批的下四分位数，Q3为数据批的上四分位数，IQR为四分位距，即IQR＝Q3-Q1。

优选地，S2的包括以下子步骤：

S21.根据纸页干燥动力学模型公式搭建纸页干燥机理模型，如下式所示：