[发明专利]基于反向传播网络的丙烯聚合生产过程软测量仪表和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种最优软测量仪表及方法，具体是一种基于反向传播网络的丙烯聚合生产过程最优软测量仪表及方法。

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软测量仪表及方法研究，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精度不高、易受人为因素的影响的不足，本发明的目的在于提供一种在线测量、在线参数优化、软测量速度快、模型自动更新、抗干扰能力强、精度高的基于反向传播网络的丙烯聚合生产过程熔融指数最优软测量仪表及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于反向传播网络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、用于测量易测变量的现场智能仪表、用于测量操作变量的控制站、存放数据的DCS数据库、基于反向传播网络的最优软测量仪以及熔融指数软测量显示仪，所述现场智能仪表、控制站与丙烯聚合生产过程连接，所述现场智能仪表、控制站与DCS数据库连接，所述DCS数据库与基于反向传播网络的最优软测量仪的输入端连接，所述基于反向传播网络的最优软测量仪的输出端与熔融指数软测量显示仪连接，其特征在于：所述基于反向传播网络的最优软测量仪包括：

（1）、数据预处理模块，用于将从DCS数据库输入的模型输入变量进行预处理，对输入变量中心化，即减去变量的平均值；再进行归一化处理，即除以变量值的变化区间；

（2）、PCA主成分分析模块，用于将输入变量预白化处理及变量去相关，通过对输入变量施加一个线性变换实现，即主成分由C=MU得到，其中M为输入变量，C为主成分得分矩阵，U为载荷矩阵。若对原始数据进行重构，可由M=CU^T计算，其中上标T表示矩阵的转置。当选取的主成分数目小于输入变量的变量个数时，M=CU^T+E，其中E为残差矩阵；

（3）、神经网络模型模块，用于采用反向传播神经网络、通过误差函数最小化来完成输入到输出的一种高度非线性映射，映射中保持拓扑不变性；

（4）、蚁群算法优化模块，用于采用基于蚁群算法的优化模块对神经网络进行优化，包括：

（4.1）算法初始化，根据待优化的反向传播神经网络结构构造出初始的解空间，方法是将每一个维度平分成q等分，作为q个点；

（4.2）执行蚁群算法：从解空间的起点开始选择一条路径达到终点，然后根据该路径对应的神经网络拟合能力更新它的信息素浓度：