本文關(guān)鍵詞：煙草智能烤房系統(tǒng)中電子鼻關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電子鼻是基于神經(jīng)嗅覺系統(tǒng)原理,以電子科學(xué)技術(shù)為工具,采用數(shù)學(xué)和信息科學(xué)中的理論和方法研究化學(xué)分析物的特征,采用先進(jìn)的智能信息處理技術(shù)開發(fā)的一種能夠模擬人類嗅覺的智能機(jī)器。近年來電子鼻在煙草行業(yè)中的應(yīng)用正在不斷增多,電子鼻在真假煙鑒別、卷煙質(zhì)量控制等方面具有廣闊的應(yīng)用前景,本文將電子鼻用于煙葉烘烤過程的煙葉氣味的變化規(guī)律的研究。煙葉烘烤作為煙草生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),直接影響著煙草的生產(chǎn)質(zhì)量。近年來,全國(guó)各地廣泛使用密集烤房進(jìn)行煙葉烘烤。密集烤房具有裝煙密度大、熱能利用率高,便于自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn)。但密集烤房在實(shí)際烘烤過程中,烘烤控制基于預(yù)設(shè)曲線,不具有靈活性,需要專業(yè)的煙葉烘烤師傅在烘烤過程中不停地進(jìn)行調(diào)整,且目前的煙葉烘烤主要依賴于煙葉顏色變化對(duì)烘烤狀態(tài)做出判斷,忽略了煙葉氣味變化及其對(duì)烤后煙葉吃香味的影響。為此本文提出了一種基于電子鼻煙葉氣味檢測(cè)的煙葉烘烤控制預(yù)測(cè)算法,該算法是智能烤房項(xiàng)目的一部分,用以實(shí)現(xiàn)能夠根據(jù)不同情況智能調(diào)整煙葉烘烤過程的煙葉烘烤智能化。算法通過對(duì)煙葉烘烤過程中電子鼻采集的煙葉氣味數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到煙葉烘烤過程中煙葉氣味的變化規(guī)律,然后根據(jù)得到的煙葉氣味特征變化建立烘烤控制預(yù)測(cè)模型,對(duì)煙葉的烘烤進(jìn)行預(yù)測(cè)。算法的具體實(shí)現(xiàn)包含數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)預(yù)處理,數(shù)據(jù)降維,干擾抑制和訓(xùn)練模型等幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)據(jù)采集是利用項(xiàng)目組研發(fā)的電子鼻氣味檢測(cè)子系統(tǒng)硬件進(jìn)行烤煙過程中的煙葉氣味數(shù)據(jù)采集,并根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)了具體的數(shù)據(jù)采集方案。采集到數(shù)據(jù)之后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了預(yù)處理,提取其中的有用信息,抑制了傳感器漂移和噪聲。采用PCA技術(shù)對(duì)電子鼻傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行降維,同時(shí)為了滿足系統(tǒng)的在線應(yīng)用需求研究了兩種在線的PCA算法,比較了兩種在線PCA算法的收斂速度和其與離線PCA計(jì)算結(jié)果的誤差,最終選擇隨機(jī)梯度上升算法作為在線PCA處理的算法。PCA得到的氣味特征數(shù)據(jù)仍存較多的干擾成分,論文研究了用于盲源信號(hào)分離的獨(dú)立分量分析算法,用于氣味特征數(shù)據(jù)中的干擾氣味和煙葉氣味的分離。為了在線應(yīng)用和離線分析分別討論了在線ICA算法和離線ICA算法。為了辨別分離后的干擾成分,引入了復(fù)相關(guān)系數(shù),通過計(jì)算ICA的輸入輸出各個(gè)分量與溫、濕度和氣壓的復(fù)相關(guān)系數(shù),辨別并去除了分離后的干擾分量,同時(shí)比較ICA輸入輸出各分量的復(fù)相關(guān)系數(shù)也從一方面說明了干擾的抑制效果。對(duì)于烤煙現(xiàn)場(chǎng)燃煤的氣味干擾,通過設(shè)計(jì)濾波器進(jìn)行濾波的方法進(jìn)行了一定的抑制。最終得到了烤煙過程中煙葉的氣味變化曲線。為了實(shí)現(xiàn)通過氣味的變化規(guī)律對(duì)煙葉烘烤控制進(jìn)行預(yù)測(cè)的目標(biāo),研究了傳統(tǒng)煙葉烘烤的三段式工藝,分析了煙葉烘烤過程中釋放的氣味物質(zhì)及其變化情況,從理論上證實(shí)了方案的可行性。研究了人工智能的經(jīng)典算法BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了基于煙葉氣味特征的煙葉烘烤預(yù)測(cè)模型。通過遺傳算法優(yōu)化參數(shù),預(yù)測(cè)模型取得了一定的預(yù)測(cè)效果。本文還實(shí)現(xiàn)了模型的實(shí)際在線應(yīng)用,并進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)的智能控制功能可用。
【關(guān)鍵詞】：電子鼻 煙葉烘烤 主成分分析 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 獨(dú)立分量分析
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R314;TS47
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 電子鼻技術(shù)概述10-12
• 1.1.1 氣體傳感器10-11
• 1.1.2 信號(hào)預(yù)處理11
• 1.1.3 模式識(shí)別算法11-12
• 1.1.4 電子鼻發(fā)展現(xiàn)狀12
• 1.2 電子鼻在煙草行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 電子鼻在煙草行業(yè)中的應(yīng)用12-13
• 1.2.2 電子鼻在煙葉烘烤中的應(yīng)用背景13-14
• 1.3 煙草智能烤房系統(tǒng)14-17
• 1.3.1 煙草烘烤系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀14-16
• 1.3.2 本課題涉及的煙草智能烤房系統(tǒng)16-17
• 1.4 論文的主要內(nèi)容及安排17-18
• 2 煙草智能烤房中的電子鼻氣味監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)18-32
• 2.1 系統(tǒng)模塊構(gòu)成18-19
• 2.2 系統(tǒng)傳感器陣列19-25
• 2.2.1 傳感器陣列及采集電路19-22
• 2.2.2 傳感器陣列室22-23
• 2.2.3 氣路控制模塊23-25
• 2.3 軟件系統(tǒng)簡(jiǎn)介25-26
• 2.4 信號(hào)采集及預(yù)處理26-30
• 2.4.1 數(shù)據(jù)采集27
• 2.4.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理27-30
• 2.5 本章小結(jié)30-32
• 3 基于PCA的電子鼻數(shù)據(jù)降維及其在線算法32-44
• 3.1 主成分分析的基本思想32
• 3.2 主成分分析的數(shù)學(xué)模型32-33
• 3.3 在線主成分分析33-36
• 3.3.1 隨機(jī)梯度上升算法34-35
• 3.3.2 子空間學(xué)習(xí)算法35-36
• 3.4 烤煙氣味電子鼻傳感器數(shù)據(jù)降維36-42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 4 基于ICA的烤煙電子鼻背景干擾抑制模型44-68
• 4.1 ICA的數(shù)學(xué)描述44-45
• 4.2 ICA目標(biāo)函數(shù)45-54
• 4.2.1 極大化非高斯性估計(jì)方法46-49
• 4.2.2 互信息極小化判據(jù)49-51
• 4.2.3 極大似然估計(jì)方法51-52
• 4.2.4 信息極大化估計(jì)方法52-53
• 4.2.5 目標(biāo)函數(shù)之間的等價(jià)性53-54
• 4.3 ICA優(yōu)化算法54-60
• 4.3.1 在線ICA算法54-57
• 4.3.2 離線處理ICA算法57-60
• 4.4 烤煙中存在的電子鼻背景干擾60-62
• 4.5 基于ICA的干擾抑制62-66
• 4.6 本章小結(jié)66-68
• 5 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煙葉烘烤氣味控制模型68-82
• 5.1 煙葉烘烤基礎(chǔ)理論68-74
• 5.1.1 烤煙三段式烘烤工藝68-72
• 5.1.2 煙葉的香氣成分72-74
• 5.1.3 烘烤過程中煙葉香氣的變化74
• 5.2 BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)74-77
• 5.2.1 BP算法介紹74-76
• 5.2.2 遺傳算法在BP優(yōu)化中的應(yīng)用76-77
• 5.3 煙葉烘烤氣味控制預(yù)測(cè)模型77-80
• 5.4 本章小結(jié)80-82
• 6 實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證82-90
• 6.1 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)及分析82-85
• 6.2 預(yù)測(cè)控制模型的在線應(yīng)用85-86
• 6.3 煙葉烘烤智能控制系統(tǒng)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)86-89
• 6.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)86-88
• 6.3.2 驗(yàn)證步驟88
• 6.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果88-89
• 6.4 本章小結(jié)89-90
• 7 總結(jié)與展望90-92
• 7.1 論文主要研究?jī)?nèi)容及成果90-91
• 7.2 今后工作的展望91-92
• 致謝92-94
• 參考文獻(xiàn)94-102
• 附錄102-103
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄102
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間參加的項(xiàng)目102
• C. 作者在攻讀學(xué)位期間申請(qǐng)的專利102
• D. 論文中的數(shù)據(jù)及程序清單102-103

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1 ;全國(guó)煙葉烘烤設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)議紀(jì)要[J];煙草科技通訊;1977年03期

2 ;煙葉烘烤機(jī)械化的革新試驗(yàn)[J];煙草科技通訊;1978年02期

3 楊樹申;;太陽能在煙葉烘烤上的應(yīng)用[J];河南農(nóng)林科技;1981年06期

4 楊士辰，史慶文，權(quán)彪;5HY—200（400）型半機(jī)械化煙葉烘烤機(jī)及兩種烘烤形式的對(duì)比研究[J];農(nóng)機(jī)化研究;1995年04期

5 劉齊元,何寬信,肖文俊,胡日華;幾種煙葉烘烤方法的烘烤效果比較[J];江西農(nóng)業(yè)科技;1997年02期

6 盧志俊;煙葉烘烤要點(diǎn)[J];山西農(nóng)業(yè);1999年09期

7 王懷珠;;貴州省當(dāng)前煙葉烘烤中存在的問題及對(duì)策[J];河南農(nóng)業(yè)科學(xué);2008年03期

8 楊鵬;宋朝鵬;馮長(zhǎng)春;張映杰;宮長(zhǎng)榮;;煙葉烘烤方法和設(shè)備[J];河北農(nóng)業(yè)科學(xué);2008年10期

9 張涵;孫向陽;;煙葉烘烤變黃階段工藝[J];農(nóng)村.農(nóng)業(yè).農(nóng)民(B版);2009年12期

10 周喜新;周冀衡;黃國(guó)強(qiáng);;煙葉烘烤對(duì)環(huán)境的影響及其環(huán)境成本的實(shí)證研究[J];湖南農(nóng)業(yè)科學(xué);2013年02期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 陳剛;高繼雄;;新型煙葉烘烤劑的安全性研究[A];加入WTO和中國(guó)科技與可持續(xù)發(fā)展——挑戰(zhàn)與機(jī)遇、責(zé)任和對(duì)策（上冊(cè)）[C];2002年

2 ;煙葉烘烤工藝【烤香技術(shù)】簡(jiǎn)介——兩年試驗(yàn)小結(jié)[A];河南省煙草學(xué)會(huì)2006年論文集（下）[C];2007年

3 蔡正達(dá);王文紅;甄恩明;張輝;;生物質(zhì)氣化用于煙葉烘烤的試驗(yàn)研究[A];2011裝備制造業(yè)綠色創(chuàng)造 節(jié)能減排發(fā)展論壇論文集[C];2011年

4 李長(zhǎng)江;宋春林;李冬明;李佳偉;;兩種特殊煙葉烘烤技術(shù)及烤壞煙原因[A];黑龍江省煙草學(xué)會(huì)第五次會(huì)員代表大會(huì)暨2004年學(xué)術(shù)年會(huì)�？痆C];2004年

5 孫敬權(quán);唐經(jīng)祥;王正剛;;成熟期降水充足生態(tài)區(qū)充分發(fā)育煙葉烘烤失水與調(diào)控研究[A];中國(guó)煙草學(xué)會(huì)第三屆理事擴(kuò)大會(huì)議文件匯編暨中國(guó)科協(xié)第三屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)煙草衛(wèi)星會(huì)議論文集[C];1998年

6 王曉劍;;煙葉烘烤過程中不同溫濕度與淀粉含量變化關(guān)系研究[A];中南片2003年煙草學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2004年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 杜樹民;煙葉烘烤特性淺談[N];經(jīng)理日?qǐng)?bào);2005年

2 云南省煙草科學(xué)研究所 崔國(guó)民;煙葉烘烤燒火之道[N];云南科技報(bào);2008年

3 饒華松;南澗寶華鎮(zhèn)狠抓煙葉烘烤培訓(xùn)工作[N];中華合作時(shí)報(bào);2010年

4 代瓊芬;牟定縣煙葉烘烤質(zhì)量好于往年[N];楚雄日?qǐng)?bào)(漢);2009年

5 云南省煙草科學(xué)研究所 崔國(guó)民;2005年中上部煙葉烘烤技術(shù)[N];云南科技報(bào);2005年

6 王興德;元江五條措施抓煙葉烘烤[N];云南科技報(bào);2006年

7 云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 崔國(guó)民;2010年云南煙葉烘烤方法[N];云南科技報(bào);2010年

8 省煙科院 崔國(guó)明;煙葉烘烤技術(shù)[N];云南科技報(bào);2003年

9 省煙科院 崔國(guó)明;煙葉烘烤技術(shù)[N];云南科技報(bào);2003年

10 楊士福;做好煙葉烘烤過程記錄[N];云南科技報(bào);2007年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 齊娜;煙葉烘烤過程中主要物理參數(shù)及化學(xué)物質(zhì)變化動(dòng)態(tài)研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

2 劉軍令;煙草智能烤房系統(tǒng)中電子鼻關(guān)鍵技術(shù)研究[D];重慶大學(xué);2015年

3 唐嵐;密集化煙葉烘烤中圖像特征提取及應(yīng)用研究[D];重慶大學(xué);2015年

4 黃擇祥;煙葉烘烤新工藝優(yōu)化及烘烤能源的替代研究[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2011年

5 王省偉;煙葉烘烤集中供熱及熱能循環(huán)利用研究[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

6 陳文俊;煙葉烘烤過程中與美拉德反應(yīng)相關(guān)化合物分析[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

7 黃維;不同品種及部位煙葉烘烤過程中水分變化規(guī)律研究[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

8 王暑;煙葉烘烤智能控制系統(tǒng)研究[D];昆明理工大學(xué);2008年

9 高曉莉;煙葉烘烤設(shè)備機(jī)械系統(tǒng)研究[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

10 龍翔;煙葉烘烤過程中與葉綠素降解相關(guān)酶活性研究[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：煙草智能烤房系統(tǒng)中電子鼻關(guān)鍵技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：321264