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数据基于含噪数据电站锅炉数据驱动建模策略

收藏本文 2024-02-16 点赞:5122 浏览:13185 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:我国火电机组占发电装机容量的75%左右,随着经济进展对电力需求的增加和社会对环境质量的日益关注,提升电站锅炉的燃烧效率、降低其污染排放愈来愈重要。电站锅炉是一个复杂大系统,其中包含燃料燃烧、工质流动与换热等物理化学历程,难以用精确数学模型描述,对系统的优化运转造成了困难。锅炉工作历程中一些重要参数,如飞灰含炭量、烟气含氧量、风粉浓度和氮氧化物含量等都能反映锅炉燃烧效率,但由于燃烧系统复杂、关联性强,加上技术或经济的理由,很难通过直接测量获取这些参数值,通过机组运转历程中积累的数据,建立这些关键参量的软测量模型是一种有效策略。本论文以烟气含氧量模型为例,探讨了数据驱动的软测量建模策略,来解决难以测量的不足。锅炉工作历程中由于受到外界干扰或内部设备振动等影响,数据易受到噪声污染,本论文对含噪数据进行小波去噪处理,建立基于最小二乘支持向量机(least square support vector machine, LS-SVM)软测量模型,并将粒子群算法运用在LS-SVM参数优化上,进而优化模型提升测量精度和泛化能力。本论文的主要工作如下:通过浅析比较几种常用小波去噪策略,提出了利用小波收缩阈值的去噪策略,浅析了阈值函数、分解层数、小波基和阈值选取方式对去噪效果的影响,并对锅炉工作现场采集的数据进行仿真浅析,结果表明小波收缩阈值法可有效去除噪声。结合电站锅炉工作历程,以烟气含氧量为例,建立基于最小二乘支持向量机的烟气含氧量软测量模型,考虑到数据噪声对LS-SVM模型精度的影响,将小波收缩阈值去噪策略用于对采集到样本数据的处理,并建立LS-SVM模型,并对数据去噪前后建模效果进行了比较浅析,仿真结果表明小波阈值去噪和LS-SVM相结合能够提升模型精度。模型参数是影响模型性能的一个重要因素,本论文利用一种改善的粒子群算法(improved particle swarm optimization, IPSO)对LS-SVM的参数进行优化,仿真结果表明改善的PSO算法较标准PSO算法可提升优化效率;在此基础上提出了一种IPSO-LSSVM算法,用于建立烟气含氧量的软测量模型,将其与未优化LS-SVM模型做比较,仿真结果表明IPSO-LSSVM模型相对LS-SVM模型提升了测量精度。关键词:电站锅炉论文数据驱动建模论文含噪数据论文最小二乘支持向量机论文粒子群优化论文

    摘要2-4

    ABSTRACT4-9

    第1章 绪论9-19

    1.1 课题探讨背景及作用9-11

    1.2 国内外探讨近况11-18

    1.2.1 数据驱动软测量策略探讨近况11-14

    1.2.2 电站锅炉软测量建模探讨近况14-18

    1.3 本论文探讨的主要内容18-19

    第2章 基于小波变换的数据去噪探讨19-33

    2.1 小波变换的基本论述19-23

    2.1.1 小波基函数19-20

    2.1.2 连续小波变换20

    2.1.3 离散二进小波变换20-21

    2.1.4 多分辨率浅析21-22

    2.1.5 Mallat 算法22-23

    2.2 常用小波去噪策略23-25

    2.3 小波阈值去噪在锅炉数据中的运用25-32

    2.3.1 阈值函数去噪效果比较26

    2.3.2 分解层数对去噪效果的影响26-27

    2.3.3 不同小波基对去噪结果的影响27-29

    2.3.4 阈值选取方式的去噪效果比较29

    2.3.5 用于锅炉数据去噪的效果仿真29-32

    2.4 本章小结32-33

    第3章 基于数据驱动的软测量建模技术33-47

    3.1 数据驱动软测量建模的描述33-34

    3.2 基于数据驱动建模的准则34-35

    3.2.1 统计学与经验风险最小化的准则34

    3.2.2 统计学习论述与结构风险最小化准则34-35

    3.3 数据驱动软测量建模的策略35-42

    3.3.1 主元浅析法35-36

    3.3.2 人工神经网络策略36-38

    3.3.3 支持向量机38-42

    3.4 支持向量回归机对噪声的敏感性探讨42-46

    3.4.1 输入噪声为高斯模型时 与噪声方差的联系42-44

    3.4.2 数值试验与浅析44-46

    3.5 本章小结46-47

    第4章 基于 LS-SVM 策略的电站锅炉软测量建模47-60

    4.1 电站锅炉工作历程介绍47-49

    4.2 烟气含氧量的软测量模型和变量选取49-51

    4.2.1 模型的选择50

    4.2.2 变量的选取50-51

    4.3 软测量中现场数据的采集51-53

    4.3.1 电站锅炉运转数据的特点51

    4.3.2 检测点位置的选取51

    4.3.3 锅炉现场数据的采集51-53

    4.4 锅炉数据的去噪处理53-54

    4.5 数据的归一化处理54-56

    4.6 烟气含氧量的软测量模型的建立56-59

    4.7 本章小结59-60

    第5章 基于粒子群的烟气含氧量模型优化60-70

    5.1 参数对模型测试性能的影响60-61

    5.2 粒子群算法介绍61-63

    5.2.1 粒子群算法基本原理62-63

    5.2.2 PSO 算法的设计步骤63

    5.3 PSO 算法的改善对策63-66

    5.3.1 动态因子对策64

    5.3.2 重启对策64-66

    5.4 改善算法性能测试66-67

    5.5 PSO 算法对烟气含氧量模型的优化67-69

    5.6 本章小结69-70

    第6章 结论70-72

    6.1 本论文的工作总结70

    6.2 今后工作展望70-72

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