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分析气固流化床结片监测系统设计与算法

收藏本文 2024-02-08 点赞:34297 浏览:157892 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:工业上的气固流化床工艺非常简单,对设备的要求不是很高,而且经济效益非常可观,对环境没有什么危害。但是在生产历程中对原料、辅助原料及催化剂的质量要求非常高,操作不当就会使流化床出现结片的现象,会影响到产品的质量,严重时会发生工况。清除结片时会导致流化床停产,造成经济损失,而且把流化床内部的结片清理干净是一件非常不容易的事。流化床结片监测系统可以在结片发生的初始阶段发出警报,提醒工作人员更改流化床的参数,使其逐渐在正常的生产条件下生产,所以监测系统在工业上的运用前途非常广阔。气固流化床结片监测系统就是把检测到的流化床声信号经过模-数转换后,通过串口通信接口把数据传输到上位机上,再对信号进行浅析和处理,最终会形成一套针对流化床结片故障的监测系统。设计流化床结片监测系统时,把系统大致分成硬件、软件两个详细的部分进行介绍:硬件部分实现了数据的采集和传输的功能;而软件部分实现了对信号的浅析和处理的功能。硬件电路部分包含对流化床模拟声信号的感测、A/D转换电路、FPGA的电路和采样后的数据传输电路的设计,并且利用Verilog HDL语言来完成上面陈述的设计的功能。软件部分包含利用墨西哥帽小波函数对信号进行小波包分解,然后利用Mel频率倒谱系数对声纹信号的提取,再利用PCA策略对信号进行降维处理(减少信息的处理量),最后利用BP网络对信号进行训练,完成训练后就实现了对故障信号的提取。关键词:流化床论文数据采集论文FPGA论文串口通信论文信号处理论文

    摘要4-6

    ABSTRACT6-14

    第一章 绪论14-22

    1.1 课题的背景和探讨作用14-17

    1.1.1 聚乙烯流化床生产工艺介绍14-15

    1.1.2 流化床的优缺点15-16

    1.1.3 流化床结片16-17

    1.2 国内外进展的情况17-19

    1.2.1 国内的探讨情况18-19

    1.2.2 国外的探讨情况19

    1.3 本论文探讨内容和结构安排19-22

    第二章 FPGA、工具及语言概述22-30

    2.1 FPGA概述22-24

    2.1.1 可编程逻辑器件与FPGA22

    2.1.2 FPGA的基本工作原理22-23

    2.1.3 FPGA芯片内部结构23-24

    2.2 FPGA设计流程24-25

    2.3 FPGA设计工具25-27

    2.3.1 FPGA设计工具-Quartus Ⅱ25-26

    2.3.2 Quartus Ⅱ的开发流程26

    2.3.3 FPGA仿真工具26-27

    2.4 硬件描述语言HDL27-28

    2.4.1 HDL概述27

    2.4.2 Verilog HDL和VHDL语言比较27-28

    2.5 FPGA芯片的选型28-30

    第三章 数据采集系统的设计30-50

    3.1 数据采集的论述知识30-32

    3.1.1 信号采样论述30-31

    3.1.2. 数据采集31-32

    3.2 数据采集系统的设计思路32-34

    3.2.1 数据采集系统的构思32-33

    3.2.2 数据采集系统的架构33-34

    3.3 模数转换电路34-36

    3.3.1 A/D芯片介绍34-35

    3.3.2 CS5330A的电路和时序说明35-36

    3.4 FPGA电路36-41

    3.4.1 FPGA配置电路36-40

    3.4.2 时钟电路模块40

    3.4.3 FPGA复位电路40-41

    3.5 RS232串口通信41-46

    3.5.1 RS232接口41-43

    3.5.2 RS232与TTL转换43-44

    3.5.3 UART设计44-46

    3.6 电源管理电路46-47

    3.7 数据采集系统实现47-50

    第四章 基于声纹的声发射信号特点提取50-60

    4.1 基于墨西哥帽小波函数的小波包分解50-53

    4.1.1 小波包浅析50-52

    4.1.2 墨西哥帽小波52-53

    4.2 声纹特点提取53-56

    4.3 多尺度声纹提取算法56-60

    第五章 基于PCA和BP神经网络的故障识别算法60-80

    5.1 基于主元浅析的降维算法60-70

    5.1.1 主元浅析概述60-61

    5.1.2 主元浅析算法61-62

    5.1.3 主元个数的选取62-63

    5.1.4 主元浅析检测统计量63-64

    5.1.5 主元浅析结果64-70

    5.2 基于BP神经网络的故障识别算法70-76

    5.2.1 神经网络的基本知识70-72

    5.2.2 BP神经网络72-76

    5.3 结论76-80

    第六章 总结与展望80-82

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