本文關(guān)鍵詞：一類復(fù)雜工業(yè)環(huán)境中若干關(guān)鍵參量檢測與處理方法研究　出處：《西安理工大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)自動化程度的不斷提高,控制系統(tǒng)對參量的檢測精度和穩(wěn)定性要求也越來越苛刻,因此,如何提高檢測的精度、分辨率、實時性和穩(wěn)定性成為檢測領(lǐng)域中的重要問題。本文針對高溫、密閉這一類復(fù)雜工業(yè)環(huán)境中對圓柱體直徑、溫度和液位三個重要參量進(jìn)行檢測時所存在的問題展開研究,主要包括利用CCD傳感器對圓柱體直徑進(jìn)行檢測時的圖像分割與橢圓擬合問題、利用紅外溫度傳感器對受多個低頻窄帶干擾影響的溫度進(jìn)行檢測時低頻干擾的抑制問題和利用激光三角法檢測液位時激光光斑坐標(biāo)計算問題、粒子濾波重要性分布構(gòu)造問題以及粒子多樣性匱乏的抑制問題。首先,針對圓柱體直徑檢測中存在的圖像分割和橢圓擬合兩個主要問題進(jìn)行了研究。設(shè)計了一種多目標(biāo)人工魚群算法,用仿真測試函數(shù)集驗證其有效性,并將其應(yīng)用到二維直方圖圖像閡值分割方法中,提出一種基于多目標(biāo)人工魚群算法的二維直方圖區(qū)域斜分多閾值圖像分割方法,以二維直方圖的最大類間方差和最大熵同時作為目標(biāo)函數(shù),利用多目標(biāo)人工魚群算法搜索圓柱體直徑檢測圖像的分割閾值,同時利用硅單晶直徑檢測圖像驗證了方法的有效性;再將人工魚群算法用于搜索使得霍夫變換擬合橢圓累加器達(dá)到最大值的最優(yōu)橢圓參數(shù),提出一種基于人工魚群算法的霍夫變換,并利用仿真驗證了該方法的有效性。其次,針對紅外傳感器檢測溫度時存在的溫度信號受多個低頻窄帶干擾影響的問題進(jìn)行了研究。提出一種無需參考信號的自適應(yīng)對消法,將迭代自適應(yīng)法引入到自適應(yīng)對消法中,利用迭代自適應(yīng)法在已知干擾個數(shù)的前提下從觀測信號中直接估計干擾的頻率、幅值和相位,從而將干擾從測量信號中消除,并利用仿真驗證了其有效性;同時提出一種基于跨維模擬退火算法的緩變量估計方法,在干擾個數(shù)、頻率、幅值和相位完全未知的條件下,利用跨維模擬退火算法對溫度信號、干擾個數(shù)、頻率和幅值同時進(jìn)行估計,仿真結(jié)果表明,該方法能夠在干擾個數(shù)、頻率、幅值和相位均未知的前提下對緩變量進(jìn)行有效地估計再次,針對激光三角法檢測液位時存在的激光光斑光標(biāo)計算和液位測量數(shù)據(jù)濾波兩個主要問題進(jìn)行了研究。提出一種基于投票機(jī)制的激光光斑坐標(biāo)計算方法,通過液位測量圖像中小光斑的坐標(biāo)進(jìn)行投票對激光光斑的實際坐標(biāo)進(jìn)行估計,并利用硅熔液液位測量視頻對其進(jìn)行有效性驗證;同時提出一種基于集員估計的粒子濾波方法,利用集員估計理論構(gòu)造粒子濾波的重要性分布,使其能夠解決非高斯未知分布噪聲的問題,并將Metropolis Hastings的接受拒絕機(jī)制引入到粒子濾波的重采樣中,抑制了粒子濾波重采樣時粒子多樣性匱乏的現(xiàn)象,再通過仿真對該方法進(jìn)行驗證,實驗結(jié)果表明,該方法在高斯分布、均勻分布和高斯均勻混合分布的問題中都能夠有效地對目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。最后,將所提基于人工魚群算法的霍夫變換、無需參考信號的自適應(yīng)對消法、基于跨維模擬退火算法的緩變量估計方法和基于集員估計的粒子濾波方法分別應(yīng)用于直拉硅單晶生長過程這一類高溫、密閉復(fù)雜工業(yè)環(huán)境中的直徑檢測、熱場溫度檢測和硅熔液液位檢測的數(shù)據(jù)中進(jìn)行驗證。實驗結(jié)果驗證了本文所提出方法解決實際工程問題的有效性。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41;TP18

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1326723