基于模糊神经网络对抗生成的城市固废焚烧过程二噁英排放预警

1

作者 崔璨麟 汤健 +1 位作者 夏恒 乔俊飞 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第4期757-766,共10页

城市固废焚烧(MSWI)过程产生的二噁英(DXN)类剧毒污染物是全世界范围内备受关注的环保指标,进行DXN排放浓度预警是缓解焚烧建厂“邻避效应”和实现城市精准污染防控等难题的关键之一.受限于产生机理上的全流程相关、记忆效应等特性以及... 城市固废焚烧(MSWI)过程产生的二噁英(DXN)类剧毒污染物是全世界范围内备受关注的环保指标,进行DXN排放浓度预警是缓解焚烧建厂“邻避效应”和实现城市精准污染防控等难题的关键之一.受限于产生机理上的全流程相关、记忆效应等特性以及检测技术上的高难度和离线化验上的高成本等原因,DXN建模数据面临着维数高、不确定性强和样本稀疏等问题.对此,本文提出基于模糊神经网络(FNN)对抗生成的DXN排放预警方法.首先,采用基于随机森林(RF)的自适应特征选择算法降低输入变量维数;接着,基于FNN的生成对抗网络(GAN)迭代产生用于预警建模的候选虚拟样本,以缓解不确定性和稀疏性问题;然后,通过多约束选择机制进行虚拟样本筛选以提高样本质量;最后,构建基于真实与虚拟混合样本的DXN排放预警模型.基于北京某MSWI电厂的实际DXN数据验证了所提方法的有效性. 展开更多

关键词 城市固废焚烧 二噁英 模糊神经网络 生成对抗网络 虚拟样本 预警模型

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城市固废焚烧智能算法测试与验证模块化半实物平台 被引量：1

2

作者 汤健 王天峥 +5 位作者 夏恒 崔璨麟 潘晓彤 郭海涛 王鼎 乔俊飞 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期2432-2461,共30页

城市固废焚烧(Municipal solid waste incineration,MSWI)过程因工业现场的安全要求和控制系统的封闭特性导致离线研究的各类智能算法难以在线验证.此外,已有的实验室仿真平台难以模拟领域专家基于多模态数据进行智能感知、认知、决策... 城市固废焚烧(Municipal solid waste incineration,MSWI)过程因工业现场的安全要求和控制系统的封闭特性导致离线研究的各类智能算法难以在线验证.此外,已有的实验室仿真平台难以模拟领域专家基于多模态数据进行智能感知、认知、决策和控制的工业实际.针对上述问题,首先,在综述现有面向工业过程的仿真平台研究现状和所面临挑战的基础上,描述面向MSWI过程智能算法测试与验证平台的需求,提出并构建由多模态历史数据驱动系统、安全隔离与优化控制系统和多入多出回路控制系统组成的模块化半实物平台.然后,在实验室环境中完成平台硬件搭建、工业软件开发、仿真功能实现和典型场景验证,并移植部分模块至工业现场进行应用.最后,总结与展望模块化半实物平台的研究方向. 展开更多

关键词 城市固废焚烧 多模态数据 算法测试与验证 模块化半实物平台 安全隔离 工业软件

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基于注意力模块化神经网络的城市固废焚烧过程氮氧化物排放预测 被引量：2

3

作者 蒙西 王岩 +1 位作者 孙子健 乔俊飞 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期593-603,共11页

氮氧化物(nitrogen oxides,NO_(x))浓度的实时精准检测是实现脱硝过程闭环控制的前提,对提高城市固废焚烧(municipal solid waste incineration,MSWI)过程脱硝效率具有重要意义。为此,提出了一种基于注意力模块化神经网络(attention mod... 氮氧化物(nitrogen oxides,NO_(x))浓度的实时精准检测是实现脱硝过程闭环控制的前提,对提高城市固废焚烧(municipal solid waste incineration,MSWI)过程脱硝效率具有重要意义。为此,提出了一种基于注意力模块化神经网络(attention modular neural network,AMNN)的MSWI过程NO_(x)排放预测方法。首先,模拟脑网络“分而治之”处理复杂任务的特性,利用模糊C均值(fuzzy C-means,FCM)聚类算法将待预测任务划分为多个子任务,从而降低预测任务复杂度;其次,针对各子任务,设计一种自组织模糊神经网络(self-organizing fuzzy neural network,SOFNN)构建子模型,通过神经元增删机制和二阶学习算法提高子模型的学习效率和学习精度;然后,提出了一种基于注意力机制的子模型整合策略,进一步提高预测模型的泛化性能;最后,通过基准实验Mackey-Glass时间序列预测和北京某MSWI厂实际数据验证了AMNN的可行性和有效性。 展开更多

关键词 城市固废焚烧 模块化神经网络 注意力机制 NOx排放预测

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基于多目标粒子群算法的城市固废焚烧过程智能操作优化 被引量：1

4

作者 蒙西 侯启正 乔俊飞 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期2462-2473,共12页

城市固废焚烧(Municipal solid waste incineration,MSWI)技术因兼具减量化、无害化、资源化等特点,已成为治理固废污染的主要方式.由于城市固废成分复杂,含水率、热值动态波动,固废燃烧、余热利用、烟气净化等环节耦合冲突,实际工业过... 城市固废焚烧(Municipal solid waste incineration,MSWI)技术因兼具减量化、无害化、资源化等特点,已成为治理固废污染的主要方式.由于城市固废成分复杂,含水率、热值动态波动,固废燃烧、余热利用、烟气净化等环节耦合冲突,实际工业过程难以高效运行.为此,本文提出了一种基于多目标粒子群算法的城市固废焚烧过程智能操作优化方法,以期实现燃烧效率和烟气净化效率的协同优化.首先,设计自组织径向基函数(Self-organizing radial basis function,SORBF)神经网络建立运行指标模型,实现城市固废焚烧过程运行性能的在线评价;其次,引入区域拥挤度指标提出了一种改进的多目标粒子群优化算法,以获取操作变量的Pareto解集;然后,利用熵权法确定操作变量最佳设定值,实现城市固废焚烧过程高效运行;最后,通过北京某城市固废焚烧厂的实际运行数据对所提方法进行验证,实验结果表明基于多目标粒子群算法的智能操作优化方法可以实现燃烧效率与脱硝效率的协同提升. 展开更多

关键词 城市固废焚烧过程 燃烧效率 NOX排放 运行指标模型 多目标粒子群算法

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城市固废焚烧过程炉温与烟气含氧量多目标鲁棒预测模型

5

作者 胡开成 严爱军 汤健 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1001-1014,共14页

为实现城市固废焚烧(Municipal solid waste incineration,MSWI)过程炉温与烟气含氧量的准确预测,提出一种基于改进随机配置网络的多目标鲁棒建模方法(Multi-target robust modeling method based on improved stochastic configuration... 为实现城市固废焚烧(Municipal solid waste incineration,MSWI)过程炉温与烟气含氧量的准确预测,提出一种基于改进随机配置网络的多目标鲁棒建模方法(Multi-target robust modeling method based on improved stochastic configuration network,MRI-SCN).首先,设计了一种并行方式增量构建SCN隐含层,通过信息叠加与跨越连接来增强隐含层映射多样性,并利用参数自适应变化的监督不等式分配隐含层参数;其次,使用F范数与L_(2,1)范数正则项建立矩阵弹性网对模型参数进行稀疏约束,以建模炉温与烟气含氧量间的相关性;接着,采用混合拉普拉斯分布作为每个目标建模误差的先验分布,通过最大后验估计重新评估SCN模型的输出权值,以增强其鲁棒性;最后,利用城市固废焚烧过程的历史数据对所提建模方法的性能进行测试.实验结果表明,所提建模方法在预测精度与鲁棒性方面具有优势. 展开更多

关键词 城市固废焚烧 炉温 烟气含氧量 随机配置网络 隐含层并行构造 多目标鲁棒建模

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数据驱动的城市固废焚烧过程烟气含氧量预测控制 被引量：1

6

作者 孙剑 蒙西 乔俊飞 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期484-495,共12页

烟气含氧量的精准控制对城市固废焚烧处理厂的稳定高效运行具有重要意义.然而,由于固废焚烧过程固有的非线性和不确定性,难以实现烟气含氧量的有效控制.为此,文中提出一种数据驱动的城市固废焚烧过程烟气含氧量预测控制方法.首先,设计... 烟气含氧量的精准控制对城市固废焚烧处理厂的稳定高效运行具有重要意义.然而,由于固废焚烧过程固有的非线性和不确定性,难以实现烟气含氧量的有效控制.为此,文中提出一种数据驱动的城市固废焚烧过程烟气含氧量预测控制方法.首先,设计了一种基于自组织长短期记忆(SOLSTM)网络的预测模型,结合神经元活跃度与显著性动态调整隐含层结构,提高了烟气含氧量的预测精度.其次,为了保证优化效率,利用梯度下降法求解控制律.此外,基于李雅普诺夫理论分析了所提方法的稳定性,确保控制器在实际应用过程中的可靠性.最后,基于实际工业数据对所提出的控制方法进行了验证,结果表明,提出的数据驱动预测控制方法能实现对城市固废焚烧过程烟气含氧量的稳定高效控制. 展开更多

关键词 城市固废焚烧 烟气含氧量控制 模型预测控制 自组织长短期记忆网络

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城市固废焚烧过程燃烧线极端异常火焰图像对抗生成

7

作者 郭海涛 汤健 +1 位作者 夏恒 乔俊飞 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期4376-4386,I0016,共12页

燃烧线是表征城市固废焚烧(municipal solid waste incineration,MSWI)过程燃烧稳定性的关键参数之一。完备的火焰图像模板库是实现燃烧线量化以从检测视角代替依靠运行专家“人工看火”,进而通过实时反馈提升MSWI过程控制的智能化水平... 燃烧线是表征城市固废焚烧(municipal solid waste incineration,MSWI)过程燃烧稳定性的关键参数之一。完备的火焰图像模板库是实现燃烧线量化以从检测视角代替依靠运行专家“人工看火”,进而通过实时反馈提升MSWI过程控制的智能化水平的基础。针对燃烧线极端异常火焰图像缺失问题,该文提出基于机理知识和对抗网络的燃烧线极端异常火焰图像生成方法。首先,基于焚烧炉内三维空间位置到图像像素点的机理映射关系分析燃烧线极端异常火焰图像,通过对正常火焰图像像素点的平移、拼接和组合等方式获取伪标记的燃烧线极端异常火焰图像;然后,采用循环生成对抗网络(cycle generative adversarial networks,CycleGAN)获得符合真实火焰图像分布的候选图像;最后,提出组合基于弗雷歇距离(Fréchet inception distance,FID)评估最优模型参数和根据伪标记筛选最终燃烧线极端异常火焰图像的2级评估与筛选策略。针对北京某MSWI厂的实验结果表明:依据燃烧线可划分图像为51%~73.6%正常、47%~51%和73.6%~100%异常、0%~47%极端异常;当第2级评估阈值设定为0.4时,所提方法生成合格极端异常火焰图像的比例为85.7%,优于传统评估方法。 展开更多

关键词 城市固废焚烧 燃烧线量化 燃烧线极端异常火焰图像 循环生成对抗网络 图像评估与选择

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基于宽度混合森林回归的城市固废焚烧过程二噁英排放软测量 被引量：9

8

作者 夏恒 汤健 +1 位作者 崔璨麟 乔俊飞 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期343-365,共23页

二噁英是城市固废焚烧过程排放的痕量有机污染物.受限于相关技术的复杂度和高成本,二噁英排放浓度检测的大时滞已成为制约城市固废焚烧过程优化控制的关键因素之一.虽然具有低成本、快响应、高精度等特点的数据驱动软测量模型能够有效... 二噁英是城市固废焚烧过程排放的痕量有机污染物.受限于相关技术的复杂度和高成本,二噁英排放浓度检测的大时滞已成为制约城市固废焚烧过程优化控制的关键因素之一.虽然具有低成本、快响应、高精度等特点的数据驱动软测量模型能够有效解决上述问题,但二噁英建模方法必须要契合数据的小样本、高维度特性.对此,提出了由特征映射层、潜在特征提取层、特征增强层和增量学习层组成的宽度混合森林回归软测量方法.首先,构建由随机森林和完全随机森林构成的混合森林组进行高维特征映射;其次,依据贡献率对全联接混合矩阵进行潜在特征提取,采用信息度量准则保证潜在有价值信息的最大化传递和最小化冗余,降低模型的复杂度和计算消耗;然后,基于所提取潜在信息训练特征增强层以增强特征表征能力;最后,通过增量式学习策略构建增量学习层后采用Moore-Penrose伪逆获得权重矩阵.在基准数据集和城市固废焚烧过程二噁英数据集上的实验结果表明了方法的有效性和优越性. 展开更多

关键词 城市固废焚烧 二噁英排放建模 宽度学习 宽度混合森林回归 潜在特征 增量学习

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城市固废焚烧过程智能优化控制研究现状与展望 被引量：15

9

作者 汤健 夏恒 +1 位作者 余文 乔俊飞 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2019-2059,共41页

针对全球城市固废(Municipal solid waste,MSW)的高增长率导致城市环境持续恶化以至于“垃圾围城”现象日益增多等问题,MSW焚烧(MSW incineration,MSWI)技术能够通过发酵、燃烧、换热和净化等工艺实现废物变能源(Waste-to-energy,WTE).... 针对全球城市固废(Municipal solid waste,MSW)的高增长率导致城市环境持续恶化以至于“垃圾围城”现象日益增多等问题,MSW焚烧(MSW incineration,MSWI)技术能够通过发酵、燃烧、换热和净化等工艺实现废物变能源(Waste-to-energy,WTE).在当前“双碳战略”和“蓝天净土”的新环保背景下,作为未来长时期内MSW处理主流方式和生态文明建设与循环经济体系托底工业的MSWI过程正面临着重大机遇.如何融合人工智能、大数据、云计算等技术实现MSWI的智慧化、低碳化和绿色化可持续性发展是目前具有挑战性的难题.对此,本文首先描述MSWI工艺机理,分析其运行控制特性和实现其智能优化控制存在的难点;然后,从燃烧特性分析与建模、燃烧过程控制、指标建模与预测、运行监控与故障识别、操作(控制)变量优化、算法仿真验证平台等6个方面进行综述;接着,分析MSWI过程智能优化控制研究的必要性;最后,结合工业人工智能的本质给出未来研究方向.在此基础上,展望基于数字孪生平台的MSWI智能优化控制系统的框架和愿景,并总结未来挑战. 展开更多

关键词 城市固废焚烧 双碳战略 智能优化控制 工业人工智能 数字孪生平台

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基于虚拟样本优化选择的城市固废焚烧过程二噁英排放浓度预测 被引量：12

10

作者 汤健 王丹丹 +1 位作者 郭子豪 乔俊飞 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期431-443,共13页

城市固废焚烧(municipal solid waste incineration, MSWI)过程排放被称为"世纪之毒"的二噁英(dioxins, DXN)类化合物.工业现场多采用长周期、高成本的离线方式检测DXN排放浓度,这导致用于构建其预测模型的样本数量极为稀缺.... 城市固废焚烧(municipal solid waste incineration, MSWI)过程排放被称为"世纪之毒"的二噁英(dioxins, DXN)类化合物.工业现场多采用长周期、高成本的离线方式检测DXN排放浓度,这导致用于构建其预测模型的样本数量极为稀缺.针对上述问题,提出基于虚拟样本优化选择的MSWI过程DXN排放浓度预测建模策略和相应建模方法.首先,在对原始小样本数据进行离群点剔除、输入输出匹配等预处理的基础上,结合过程特性和机理知识进行特征选择以获得约简小样本.其次,基于领域专家知识和整体趋势扩散技术对约简小样本的输入/输出域进行扩展.然后,基于机理知识和插值算法生成虚拟样本输入,再基于约简小样本构建的映射模型获得虚拟样本输出,并结合扩展的输入/输出域对其进行删减以获得候选虚拟样本.接着,基于粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法对候选虚拟样本进行优选.最后,采用优选虚拟样本与约简训练样本组成的混合样本构建预测模型.结合某焚烧厂的DXN数据验证了所提方法的有效性. 展开更多

关键词 城市固废焚烧(MSWI) 二噁英(DXN) 小样本 虚拟样本生成 虚拟样本选择 粒子群优化(PSO)

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基于ET–RBF–PID的城市固废焚烧过程炉膛温度控制方法 被引量：11

11

作者 何海军 蒙西 +1 位作者 汤健 乔俊飞 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期2262-2273,共12页

针对城市固废焚烧过程炉膛温度控制精度低且控制器更新频繁的问题,本文提出一种基于事件触发机制的RBF–PID(ET–RBF–PID)炉膛温度控制方法.首先,构建RBF–PID控制器,通过梯度下降算法和递归最小二乘算法在线更新网络参数,同时引入动... 针对城市固废焚烧过程炉膛温度控制精度低且控制器更新频繁的问题,本文提出一种基于事件触发机制的RBF–PID(ET–RBF–PID)炉膛温度控制方法.首先,构建RBF–PID控制器,通过梯度下降算法和递归最小二乘算法在线更新网络参数,同时引入动量因子的平方及参数的动量项来更新控制器参数,以提高控制精度;其次,设计基于固定阈值的事件触发条件作为控制器更新条件,以减少控制器频繁更新带来的机械磨损;最后,基于北京某城市固废焚烧厂实际数据进行炉膛温度控制仿真实验.实验结果表明,设计的ET–RBF–PID控制器能够精准地跟踪炉膛温度,相比于传统的基于时间触发的PID控制器和RBF–PID控制器,ET–RBF–PID控制器在实现炉膛温度精确控制的同时能有效减少控制器更新次数. 展开更多

关键词 城市固废焚烧过程 炉膛温度 ET–RBF–PID控制 事件触发

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基于特征约简与选择性集成算法的城市固废焚烧过程二噁英排放浓度软测量 被引量：11

12

作者 汤健 乔俊飞 +1 位作者 徐喆 郭子豪 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期110-120,共11页

城市固废焚烧(MSWI)排放的污染物二噁英(DXN)对生态环境与人类健康具有极大危害,其浓度的实时检测对MSWI过程运行优化和城市污染控制至关重要.具有痕量特性的DXN排放浓度不能实时检测,机理模型难以构建,并且其与过程变量间的映射关系复... 城市固废焚烧(MSWI)排放的污染物二噁英(DXN)对生态环境与人类健康具有极大危害,其浓度的实时检测对MSWI过程运行优化和城市污染控制至关重要.具有痕量特性的DXN排放浓度不能实时检测,机理模型难以构建,并且其与过程变量间的映射关系复杂.针对上述问题,本文提出了一种基于特征约简和选择性集成算法的DXN排放浓度软测量方法.首先,对在线采集的MSWI过程变量和离线化验的DXN排放浓度数据进行预处理,获得具有小样本高维特性的建模样本;接着,基于变量投影重要性(VIP)值和特征约简比率值确定模型输入特征;最后,基于操纵训练样本的集成构造策略构建自适应确定核参数的选择性集成模型.采用国外文献和国内工业MSWI过程的DXN排放浓度数据仿真验证了所提方法的有效性. 展开更多

关键词 城市固废焚烧(MSWI) 二噁英(DXN) 变量投影重要性(VIP) 特征约简 选择性集成算法

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基于TS-FNN的城市固废焚烧过程MIMO被控对象建模 被引量：9

13

作者 丁海旭 汤健 +1 位作者 夏恒 乔俊飞 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1529-1540,共12页

针对城市固废焚烧(MSWI)过程中因机理反应复杂、不确定性严重等原因导致被控对象模型难以建立的问题,设计了一种基于(T-S)型模糊神经网络(FNN)的多输入多输出(MIMO)模型.首先,描述了MSWI过程的核心工艺流程并分析了模型的影响因素;接着... 针对城市固废焚烧(MSWI)过程中因机理反应复杂、不确定性严重等原因导致被控对象模型难以建立的问题,设计了一种基于(T-S)型模糊神经网络(FNN)的多输入多输出(MIMO)模型.首先,描述了MSWI过程的核心工艺流程并分析了模型的影响因素;接着,设计了面向过程控制的被控对象建模策略,其由工况识别模块、数据预处理模块、特征约简模块、被控对象模型训练模块与被控对象模型测试模块组成;最后,通过实验表明了所构建模型的有效性,为研究MSWI过程的优化控制算法奠定了基础. 展开更多

关键词 城市固废焚烧 被控对象模型 多输入多输出 模糊神经网络 过程控制

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多模态数据驱动的城市固废焚烧过程验证平台设计与实现 被引量：5

14

作者 王天峥 汤健 +3 位作者 夏恒 潘晓彤 乔俊飞 刘溪芷 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期4697-4707,共11页

鉴于城市固废焚烧(municipal solid waste incineration,MSWI)过程控制系统的封闭特性与工业现场的安全性要求,如何实现离线多模态数据的时间同步发布和如何搭建数据驱动预测模型的类工业现场验证环境,是实现智能建模算法落地应用需首... 鉴于城市固废焚烧(municipal solid waste incineration,MSWI)过程控制系统的封闭特性与工业现场的安全性要求,如何实现离线多模态数据的时间同步发布和如何搭建数据驱动预测模型的类工业现场验证环境,是实现智能建模算法落地应用需首要解决的关键问题。该文开发多模态数据驱动的MSWI过程验证平台,由多模态历史数据同步子系统和多模态历史数据驱动建模子系统组成。首先,结合现场领域专家预测关键工艺参数过程的抽象化描述,设计验证平台的结构;然后,建立以炉膛温度、烟气含氧量和锅炉蒸汽流量为输出的多模态数据驱动预测模型;最后,搭建硬件环境并开发相应的软件系统,实现子系统间的协同运行。利用实际过程数据与火焰视频验证该平台能够解决多模态数据驱动预测模型构建中存在的采样难、同步难、匹配难等问题,能够提供可靠的工程化验证环境。 展开更多

关键词 城市固废焚烧 验证平台 多模态数据同步 关键工艺参数 预测模型

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城市固废焚烧过程数据驱动建模与自组织控制 被引量：5

15

作者 丁海旭 汤健 乔俊飞 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期550-566,共17页

城市固废焚烧(Municipal solid waste incineration,MSWI)是处置城市固废(Municipal solid waste,MSW)的主要手段之一.中国MSW来源范围广、组分复杂、热值波动大,其焚烧过程通常依靠人工干预,这导致MSWI过程智能化水平较低且难以满足日... 城市固废焚烧(Municipal solid waste incineration,MSWI)是处置城市固废(Municipal solid waste,MSW)的主要手段之一.中国MSW来源范围广、组分复杂、热值波动大,其焚烧过程通常依靠人工干预,这导致MSWI过程智能化水平较低且难以满足日益提升的控制需求.MSWI具有多变量耦合、工况漂移等诸多不确定性特征,因而难以建立其被控对象模型并设计在线控制器.针对以上问题,提出了一种面向MSWI过程的数据驱动建模与自组织控制方法.首先,构建了基于多输入多输出Takagi Sugeno模糊神经网络(Multi-input multi-output Takagi Sugeno fuzzy neural network,MIMO-TSFNN)的被控对象模型;然后,设计了基于多任务学习的自组织模糊神经网络控制器(Multi-task learning selforganizing fuzzy neural network controller,MTL-SOFNNC)用于同步控制炉膛温度与烟气含氧量,其通过计算神经元的相似度与多任务学习(Multi-task learning,MTL)能力对控制器结构进行自组织调整;接着,通过Lyapunov定理对MTLSOFNNC稳定性进行了证明;最后,通过北京市某MSWI厂的过程数据验证了模型与控制器的有效性. 展开更多

关键词 城市固废焚烧 多任务学习 自组织控制 数据驱动建模 模糊神经网络

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城市固废焚烧过程的回路控制半实物仿真平台 被引量：6

16

作者 王天峥 汤健 +1 位作者 夏恒 乔俊飞 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期241-253,共13页

为精确模拟和实现城市固废焚烧(municipal solid waste incineration,MSWI)过程的多入多出(multiple input multiple output,MIMO)回路控制,面向实际工业过程开发了由真实设备层和虚拟对象层组成的分布式半实物仿真实验平台。结合对MSW... 为精确模拟和实现城市固废焚烧(municipal solid waste incineration,MSWI)过程的多入多出(multiple input multiple output,MIMO)回路控制,面向实际工业过程开发了由真实设备层和虚拟对象层组成的分布式半实物仿真实验平台。结合对MSWI工艺流程机理模型的定性描述,建立了数据驱动的面向回路控制的虚拟过程对象模型,依据回路控制需求设计了该平台的各软件子系统,以及相互间的协同运行模式,搭建了平台硬件和开发了平台软件,并采用工业实际数据进行实验验证。结果表明:该平台为MSWI过程的智能建模与控制算法的进一步研究提供了可靠的工程化验证环境。 展开更多

关键词 城市固废焚烧 半实物仿真平台 多入多出模型 回路控制

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面向城市固废焚烧过程的缺失数据填充及应用 被引量：3

17

作者 汤健 徐雯 +1 位作者 夏恒 乔俊飞 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期435-448,共14页

针对城市固废焚烧(municipal solid waste incineration, MSWI)过程中存在的随机和连续数据缺失问题,提出了一种基于专家经验和约简特征集成模型的填充方法.首先,将过程数据缺失情况识别为随机分布、时间维度和特征维度缺失3种类型.接着... 针对城市固废焚烧(municipal solid waste incineration, MSWI)过程中存在的随机和连续数据缺失问题,提出了一种基于专家经验和约简特征集成模型的填充方法.首先,将过程数据缺失情况识别为随机分布、时间维度和特征维度缺失3种类型.接着,基于专家经验对前2种类型进行缺失填充后,面向第3种类型基于分布相似性和互信息相关性为缺失特征预测模型选择建模数据集和约简特征,建立具有互补特性的随机森林、梯度提升决策树和反向传播神经网络子模型对缺失值进行初步预测,利用贝叶斯线性回归(Bayesian linear regression, BLR)构建集成模型以获得最终填充值.最后,利用填充后的MSWI数据建立基于跨层全连接深度森林回归的二噁英排放浓度软测量模型.实验结果表明所提方法提高了MSWI过程数据的质量. 展开更多

关键词 城市固废焚烧(municipal solid waste incineration MSWI) 数据填充 专家经验 约简特征 集成模型 贝叶斯线性回归(Bayesian linear regression BLR)

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城市固废焚烧过程炉膛温度建模与控制研究 被引量：3

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作者 何海军 蒙西 +1 位作者 汤健 乔俊飞 《控制工程》 CSCD 北大核心 2023年第10期1852-1862,共11页

城市固废焚烧过程是一个复杂的非线性动态系统,其关键变量炉膛温度的建模与控制是亟待解决的难题。针对此问题,利用实际数据建立炉膛温度模型并对其控制问题展开研究。首先,根据实际工况和专家知识选取与炉膛温度相关性较高的操作变量... 城市固废焚烧过程是一个复杂的非线性动态系统,其关键变量炉膛温度的建模与控制是亟待解决的难题。针对此问题,利用实际数据建立炉膛温度模型并对其控制问题展开研究。首先,根据实际工况和专家知识选取与炉膛温度相关性较高的操作变量作为模型输入;然后,通过Tkagi-Sugeno(TS)模糊神经网络建立数据驱动的炉膛温度模型;最后,以炉膛温度跟踪误差和误差变化率为径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络PID控制器(RBF-PID控制器)的输入,一次风量为输出,实现对炉膛温度的精确控制。实验结果表明,基于TS模糊神经网络建立的炉膛温度模型能够很好地拟合实际值,RBF-PID控制器能够实时精准地控制炉膛温度,具有较高的控制精度。 展开更多

关键词 城市固废焚烧 炉膛温度 数据驱动建模 RBF-PID控制

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城市固废焚烧过程二英全生命周期预测模型的构建:耦合数值仿真和模糊森林回归的方法

19

作者 汤健 崔旺旺 +2 位作者 陈佳昆 王天峥 乔俊飞 《化工进展》 2025年第8期4628-4647,共20页

城市固废焚烧(MSWI)是实现废弃物管理和能源回收的关键技术之一,该过程不可避免地产生持久性有机污染物二英(DXN)。该污染物产生机理至今模糊不清且难以直接检测。为洞悉DXN生成、分解、再生成、吸附和排放的全生命周期机理,本文提出了... 城市固废焚烧(MSWI)是实现废弃物管理和能源回收的关键技术之一,该过程不可避免地产生持久性有机污染物二英(DXN)。该污染物产生机理至今模糊不清且难以直接检测。为洞悉DXN生成、分解、再生成、吸附和排放的全生命周期机理,本文提出了基于耦合数值仿真和模糊森林回归的DXN全生命周期模型构建方法。首先,采用FLIC、Aspen Plus和Aspen Adsorption开发DXN全生命周期数值仿真模型。随后,进行双正交实验设计与实施以获得多工况下虚拟机理数据。最后,利用T-S模糊森林回归算法(TSFFR)建立DXN全生命周期模型。结果表明,该模型能够获取MSWI过程DXN全生命周期不同位置的浓度,为后续实现污染减排与优化控制提供了有效支撑。 展开更多

关键词 城市固废焚烧 二英 全生命周期建模 耦合数值仿真 模糊森林回归 机理模型

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城市固废炉内焚烧过程数值仿真及分析 被引量：2

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作者 汤健 庄家宾 乔俊飞 《控制工程》 CSCD 北大核心 2022年第11期1921-1927,共7页

一次风含氧量和二次风速度是影响城市固废焚烧(MSWI)过程炉内烟气停留时间和挥发分积累浓度的关键因素。为优化设定上述参数进而为稳定燃烧状况提供理论支撑,采用计算流体力学(CFD)技术对北京某基于炉排炉的MSWI过程的炉内焚烧过程进行... 一次风含氧量和二次风速度是影响城市固废焚烧(MSWI)过程炉内烟气停留时间和挥发分积累浓度的关键因素。为优化设定上述参数进而为稳定燃烧状况提供理论支撑,采用计算流体力学(CFD)技术对北京某基于炉排炉的MSWI过程的炉内焚烧过程进行模拟。首先,对研究对象进行描述,接着给出了炉内焚烧过程的数学模型、模拟方法及仿真设置;然后,重点对炉膛内气相组分燃烧过程进行了模拟;最后,分析了一次风含氧量和二次风速度对炉内温度场和浓度场的影响。模拟结果表明:炉内CO积累量和最高温度分别随一次风含氧量和二次风速度的增加而降低,炉内温度场和浓度场的分布趋势受二次风速度的影响较小。上述结果为构建接近真实MSWI过程的焚烧机理模型提供了有效支撑。 展开更多

关键词 炉排炉 城市固废焚烧 数值仿真 一次风含氧量 二次风速度

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