【技术实现步骤摘要】
一种液体浓度测量系统的模型现场重构方法
本专利技术涉及一种模型现场重构方法，尤其是涉及一种液体浓度测量系统的模型现场重构方法。
技术介绍
液体浓度的测量在工业生产加工过程中尤为重要，实时监控液体浓度能够提高生产质量。目前，主要通过液体浓度测量系统来现场监测液体浓度。现有的液体浓度测量系统的模型为Z＝A*X+B*X2+C*X*Y+D*Y+E*Y2+F，其中，Z表示液体浓度(g/L)，X表示声速值(m/s)，Y表示温度值(℃)，*为乘法运算符，A、B、C、D、E和F为待设定的各个变量系数，通过获取A、B、C、D、E和F的值代入模型中实现模型的构建。由于液体的生产加工条件各种各样，在不同的生产加工条件下，为了保证液体浓度测量系统的测量精度，需要调节A、B、C、D、E和F这些变量系数进行模型的重构。现有的液体浓度测量系统的模型现场重构方法为：在生产现场采集大量的样本点处的数据，每个样本点处的数据采用三维数据点(声速、温度、液体浓度)表示，利用采集的三维数据点进行曲面拟合建模，得到A、B、C、D、E和F这些变量系数代入模型中，实现模型重构。但是，现有的液体浓度测量系统的模型现场重构方法中，采集的样本点的数量直接影响最终模型的测量精度，必须采集大量的样本点才能保证模型的测量精度，由此导致模型现场重构方法的工作量较大，效率较低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种在保证测量精度的基础上，工作量较小，效率较高的液体浓度测量系统的模型现场重构方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种液体浓度测量系统的模型现场重构方法，包括以下步骤：①设定浓度测量...
【技术保护点】
1.一种液体浓度测量系统的模型现场重构方法，其特征在于包括以下步骤：①设定浓度测量范围为0～LS，LS为30％(g/L)，设定温度范围为：L‑T～L+T，设定温度长度为LT，令LT＝L+T‑L‑T，L‑T为最低工作温度，取值为‑25℃，L+T为最高工作温度，取值为+75℃，即LT为100℃；构建声速、温度和液体浓度的三维坐标系，该三维坐标系具有原点O、X轴、Y轴和Z轴，其中，X轴表示声速值，Y轴表示温度值，Z轴表示液体浓度值；②设定模型Z＝A*X+B*X
【技术特征摘要】
1.一种液体浓度测量系统的模型现场重构方法，其特征在于包括以下步骤：①设定浓度测量范围为0～LS，LS为30％(g/L)，设定温度范围为：L-T～L+T，设定温度长度为LT，令LT＝L+T-L-T，L-T为最低工作温度，取值为-25℃，L+T为最高工作温度，取值为+75℃，即LT为100℃；构建声速、温度和液体浓度的三维坐标系，该三维坐标系具有原点O、X轴、Y轴和Z轴，其中，X轴表示声速值，Y轴表示温度值，Z轴表示液体浓度值；②设定模型Z＝A*X+B*X2+C*X*Y+D*Y+E*Y2+F的五个参考样本点，将五个参考样本点分别记为N1、N2、N3、N4和N5，五个参考样本点在三维坐标系中对应的三维数据点的坐标分别表示为：X1表示参考样本点N1处的声速，X2表示参考样本点N2处的声速，X3表示参考样本点N3处的声速，X4表示参考样本点N4处的声速，X5表示参考样本点N5处的声速；③设定五个现场测量点，将这五个现场测量点分别记为T1、T2、T3、T4和T5，将五个现场测量点在三维坐标系中对应的三维数据点的坐标分别表示为：和x1表示现场测量点T1处的声速，x2表示现场测量点T2处的声速，x3表示现场测量点T3处的声速，x4表示现场测量点T4处的声速，x5表示现场测量点T5处的声速；③确定x1、x2、x3、x4和x5的值，具体过程为：③-1在现场分别配置浓度分别为和的三种样品溶液；③-2将浓度为的样品溶液加热至采用温度测量仪器对该样品溶液加热后的温度进行确定，温度测量仪器的精度要求为±0.1℃，利用声速测量系统测量该加热后的样品溶液当前的声速值，将测得的声速值赋值给x1；将浓度为的样品溶液加热至采用温度测量仪器对该样品溶液加热后的温度进行确定，温度测量仪器的精度要求为±0.1℃，利用声速测量系统测量该加热后的样品溶液当前的声速值，将测得的声速值赋值给x2；将浓度为的样品溶液加热至采用温度测量仪器对该样品溶液加热后的温度进行确定，温度测量仪器的精度要求为±0.1℃，利用声速测量系统测量该加热后的样品溶液当前的声速值，将测得的声速值赋值给x3；将浓度为的样品溶液加热至采用温度测量仪器对该样品溶液加热后的温度进行确定，温度测量仪器的精度要求为±0.1℃，利用声速测量系统测量该加热后的样品溶液当前的声速值，将测得的声速值赋值给x4；将浓度为的样品溶液加热至采用温度测量仪器对该样品溶液加热后的温度进行确定，温度测量仪器的精度要求为±0.1℃，利用声速测量系统测量该加热后的样品溶液当前的声速值，将测得的声速值赋值给x5；④对模型Z＝A*X+B*X2+C*X*Y+D*Y+E*Y2+F的变量系数进行初始赋值，令A＝-0.12，B＝0.000071，C＝0.00009，D＝-0.323，E＝0.0004，F＝25；⑤确定X1、X2、X3、X4和X5的值，具体过程为：将代入当前模型中求得X的值，将求得的X的值赋值给X1；将代入当前模型中求得X的值，将求得的X的值赋值给X2；将代入当前模型中求得X的值，将求得的X的值赋值给X3；将代入当前模型中求得X的值，将求得的X的值赋值给X4；将代入当前模型中求得X的值，将求得的X的值赋值给X5；⑥将现场测量点Tn处的浓度测量误差记为△Tn，n＝1,2,3,4,5，将五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和记为△T，△T采用公式(1)表示为：△T＝|△T1|+|△T2|+|△T3|+|△T4|+|△T5|)(1)其中，△Tn＝Xn-xn，Xn的取值为其当前值；⑦计算当前模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和；⑧对模型进行重构，具体重构过程为：⑧-1设定模型的参数变量系数A、B、C、D、E和F的迭代更新代数，将其记为M，M为大于等于10000的整数；⑧-2设定模型的参数变量系数A、B、C、D、E和F的迭代更新变量，将其记为t，对t进行初始化，令t＝0；⑧-3对模型的参数变量系数A、B、C、D、E和F依次进行第t代迭代更新，得到第t代模型，具体迭代更新过程为：S1、设定迭代更新规则：将参数变量系数的更新方式分为正梯度方向更新和负梯度方向更新，正梯度方向更新过程为：采用参数变量系数的当前值加上其更新步长的和去更新参数变量系数的值，负梯度方向更新过程为：采用参数变量系数的当前值减去其更新步长的差去更新参数变量系数的值，其中参数变量系数A的更新步长为0.0001，参数变量系数B的更新步长为0.000001，参数变量系数C的更新步长为0.000001，参数变量系数D的更新步长为0.0001，参数变量系数E的更新步长为0.000001，参数变量系数F的更新步长为0.000001；S2、将现场测量点T1的三维数据点与当前模型的参考样本点N3的三维数据点所在的线段与当前模型在三维坐标系中形成的曲面的角度、现场测量点T2的三维数据点与当前模型的参考样本点N3的三维数据点所在的线段与当前模型在三维坐标系中形成的曲面的角度、现场测量点T4的三维数据点与当前模型的参考样本点N3的三维数据点所在的线段与当前模型在三维坐标系中形成的曲面的角度以及现场测量点T5的三维数据点与当前模型的参考样本点N3的三维数据点所在的线段与当前模型在三维坐标系中形成的曲面的角度四者的平均角度记为φ，φ采用公式(2)表示为：其中，△Z为现场测量点Tj的三维数据点的Z轴坐标与当前模型的参考样本点N3的三维数据点的Z轴坐标的差值，L(Tj->N3)为现场测量点Tj的三维数据点到当前模型的参考样本点N3的三维数据点所在线段在三维坐标系中的XOY平面投影的长度；arctan表示反正切函数；S3、按照以下步骤对参数变量系数A进行第t代迭代更新：S3-1、采用公式(2)计算当前模型的φ的值；S3-2、如果φ的当前值小于0，则参数变量系数A按照正梯度方向更新一次，然后基于本次更新后的模型，按照步骤⑤的方法重新确定X1、X2、X3、X4和X5的值，将得到的X1、X2、X3、X4和X5代入公式(1)中计算得到本次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和，将本次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和与前一次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和进行比较：如果本次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和小于前一次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和，则本次更新后的模型即为参数变量系数A进行第t代迭代更新后得到的模型，否则，将本次更新后的模型中A的值再次更改为本次更新前的值后作为参数变量系数A进行第t代迭代更新后得到的模型；如果φ的值大于0，则A按照负梯度方向更新一次，然后基于本次更新后的模型，按照步骤⑤的方法重新确定X1、X2、X3、X4和X5的值，将得到的X1、X2、X3、X4和X5代入公式(1)中计算得到本次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和，将本次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和与前一次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和进行比较：如果本次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和小于前一次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和，则本次更新后的模型即为参数变量系数A进行第t代迭代更新后得到的模型，否则，将本次更新后的模型中A的值再次更改为其本次更新前的值后作为参数变量系数A进行第t代迭代更新后得到的模型；如果φ的值等于0，则先将参数变量系数A按照正梯度方向更新一次，基于本次更新后的模型，按照步骤⑤的方法重新确定X1、X2、X3、X4和X5的值，将得到的X1、X2、X3、X4和X5代入公式(1)中计算得到本次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和，然后再将参数变量系数A按照负梯度方向更新一次，基于本次更新后的模型，按照步骤⑤的方法重新确定X1、X2、X3、X4和X5的值，将得到的X1、X2、X3、X4和X5代入公式(1)中计算得到本次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和，比较这两次计算得到的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和，如果前一次计算得到的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和小于后一次计算得到的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和，则参数变量系数A按照负梯度方向再更新一次，否则参数变量系数A按照正梯度方向再更新一次，计算本次更新后得到的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和，将本次更新后得到的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和与前一次更新后得到的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和进行比较，如果本次更新后得到的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和小于前一次更新后得到的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和，则本次更新后的模型即为参数变量系数A进行第t代迭代更新后得到的模型，否则，将本次更新后的模型中A的值再次更改为其本次更新前的值后作为参数变量系数A进行第t代迭代更新后得到的模型；S4、按照以下规则对参数变量系数B进行第t代迭代更新：S4-1、采用公式(2)计算当前模型的φ的值；S4-2、如果φ的当前值小于0，则参数变量系数B按照负梯度方向更新一次，然后基于本次更新后的模型，按照步骤⑤的方法重新确定X1、X2、X3、X4和X5的值，将得到的X1、X2、X3、X4和X5代入公式(1)中计算得到本次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和，将本次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和与前一次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和进行比较：如果本次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和小于前一次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和，则本次更新后的模型即为参数变量系数B进行第t代迭代更新后得到的模型，否则，将本次更新后的模型中B的值再次更改为其本次更新前的值后作为参数变量系数B进行第t代迭代更新后得到的模型；如果φ的当前值大于0，则参数变量系数B按照正梯度方向更新一次，然后基于本次更新后的模型，按照步骤⑤的方法重新确定X1、X2、X3、X4和X5的值，将得到的X1、X2、X3、X4和X5代入公式(1)中计算得到本次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和，将本次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和与前一次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和进行比较：如果本次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和小于前一次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和，则本次更新后的模型即为参数变量系数B进行第t代迭代更新后得到的模型，否则，将本次更新后的模型中B的值再次更改为其本次更新前的值后作为参数变量系数B进行第t代迭代更新后得到的模型；如果φ的值等于0，则先将参数变量系数B按照负梯度方向更新一次，基于本次更新后的模型，按照步骤⑤的方法重新确定X1、X2、X3、X4和X5的值，将得到的X1、X2、X3、X4和X5代入公式(1)中计算得到本次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和，然后将参数变量系数B按照负梯度方向更新一次，基于本次更新后的模型，按照步骤⑤的方法重新确定X1、X2、X3、X4和X5的值，将得到的X1、X2、X3、X4和X5代入公式(1)中计算得到本次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和，比较这两次计算得到的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和，如果前一次计算得到的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和小于后一次计算得到的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和，则参数变量系数B按照负梯度方向再更新一次，否则参数变量系数B按照正梯度方向再更新一次，计算本次更新后得到的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和，将本次更新后得到的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和与前一次更新后得到的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和进行比较，如果本次更新后得到的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和小于前一次更新后得到的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和，则本次更新后的模型即为参数变量系数B进行第t代迭代更新后得到的模型，否则，将本次更新后的模型中B的值再次更改为其本次更新前的值后作为参数变量系数B进行第t代迭代更新后得到的模型；S5、按照以下规则对参数变量系数C进行第t代迭代更新：S5-1、采用公式(2)计算当前模型的φ的值；S5-2、如果φ的当前值小于0，则参数变量系数C按照负梯度方向更新一次，然后基于本次更新后的模型，按照步骤⑤的方法重新确定X1、X2、X3、X4和X5的值，将得到的X1、X2、X3、X4和X5代入公式(1)中计算得到本次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和，将本次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和与前一次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和进行比较：如果本次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和小于前一次更新后的模型的五个现场测量点处的绝对浓度测量误差和，则本次更新后的模型即为参数变量系数C进行第t代迭代更新后得到的模型，否则，将本次更新后的模型中C的值再次更改为其本次更新前的值后作为参数变量系数C进行第t代迭代更新后得到的模型；如...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋志迪，吴黎杰，吴振谦，楼苏娟，俞牡丹，
申请(专利权)人：宁波大学科学技术学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。