面向除塵風機節(jié)能的轉速閉環(huán)控制系統

【摘要】：金屬銅對經濟建設有巨大的作用,可中國的廢雜銅再生企業(yè)受到了許多因素的制約。針對熔煉過程資源損耗、環(huán)境友好度低等問題,本文構建了風機轉速閉環(huán)控制系統：利用煙塵圖像的特征值與濃度之間的對應關系,改進了風機轉速控制算法,通過變頻器應用于工業(yè)現場。這套系統對優(yōu)化廢銅熔煉過程有重要意義。 本課題主要包含了幾個研究部分。 a)考慮到廢銅熔煉環(huán)境的特殊性,煙塵濃度很難直接測量。因此,本文選擇用工業(yè)攝像機采集煙塵圖像,在分析熔煉爐中不同工序對應煙塵圖像的不同特性之后,通過選擇與煙塵濃度相關聯的圖像特征值,構造亮度特征值和細節(jié)特征值并以此為依據建模,實現了濃度的快速在線檢測； b)煙塵圖像在特定的熔煉工序里表現趨于一致。所以對亮度和細節(jié)特征值聚類,數據點多數落在幾個工況區(qū)域內。少數數據點處于邊界或落在區(qū)域外,對此,本文一方面致力于探究熔煉過程中的干擾因素,針對這些噪聲,采用圖像分割、濾波等方法減小檢測誤差,去除誤差數據點；另一方面改進聚類算法,采用基于不完備信息的半監(jiān)督K-means算法,設定典型煙塵數據對應的風機轉速,采用多級控制方法。同時提出可以不考慮熔煉現場工況數目,直接將數據點聚為多類,同時在聚類中賦予不同特征值不同的權重,多次實驗得到最好聚類方式。根據實際標定樣本確定每一級風機的轉速,如此可以提高風機的控制精度,達到更好的節(jié)能環(huán)保效果； c)構造硬件平臺和軟件,整合改進后的煙塵濃度檢測算法和風機調速模型,建立除塵風機轉速的閉環(huán)控制系統,具有一定的抗擾動性能和良好的運作效果。在文末總結全文,對尚未完全解決的問題提出了未來的努力方向。 【關鍵詞】：廢雜銅再生 煙塵濃度 控制系統 圖像特征 聚類 檢測精度
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP273
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 目錄9-11
• 圖表目錄11-13
• 1 緒論13-22
• 摘要13
• 1.1 課題背景和研究意義13-15
• 1.2 廢雜銅再生基本原理和能耗分析15-17
• 1.2.1 廢雜銅再生工藝流程15-16
• 1.2.2 目前廢銅再生企業(yè)節(jié)能方式16-17
• 1.3 圖像處理技術在熔煉爐煙塵濃度檢測的應用17-19
• 1.3.1 圖像處理技術的發(fā)展和應用17-18
• 1.3.2 圖像處理系統18-19
• 1.3.3 基于圖像處理的煙塵濃度檢測系統19
• 1.4 本文的研究內容、創(chuàng)新點和組織架構19-21
• 1.4.1 研究內容與創(chuàng)新點19-20
• 1.4.2 本文章節(jié)組織架構20-21
• 1.5 本章小結21-22
• 2 工頻熔煉爐的工藝分析和圖像特征提取22-40
• 摘要22
• 2.1 引言22
• 2.2 工頻熔煉爐的工藝和圖像采集系統22-26
• 2.2.1 廢雜銅熔煉工藝分析22-25
• 2.2.2 煙塵圖像采集系統25-26
• 2.3 圖像特征選擇與提取26-38
• 2.3.1 不同工況下的典型煙塵圖像26-29
• 2.3.2 圖像區(qū)域化處理29-32
• 2.3.3 特征值選擇32-33
• 2.3.4 特征值提取33-38
• 2.4 本章小結38-40
• 3 基于圖像特征的風機轉速控制模型40-58
• 摘要40
• 3.1 引言40
• 3.2 數據預處理40-46
• 3.2.1 數據的歸一化41
• 3.2.2 均值濾波41-42
• 3.2.3 日光亮度補償42-44
• 3.2.4 預處理結果44-46
• 3.3 基于K-means聚類算法的改進46-55
• 3.3.1 K-means算法簡介46-49
• 3.3.2 半監(jiān)督K-means聚類算法49-50
• 3.3.3 基于不完備信息的半監(jiān)督K-Means算法50-52
• 3.3.4 對圖像特征值聚類結果52-55
• 3.4 基于圖像分類的風機轉速控制55-57
• 3.5 總結57-58
• 4 風機轉速控制系統實現58-67
• 摘要58
• 4.1 引言58
• 4.2 控制系統方案58-59
• 4.3 硬件平臺59-62
• 4.3.1 硬件型號選擇59-60
• 4.3.2 硬件系統結構和實物圖60-62
• 4.4 軟件平臺62-65
• 4.4.1 圖像傳輸和處理程序實現63-64
• 4.4.2 轉速控制算法64
• 4.4.3 人機界面64-65
• 4.5 系統運行效果65-66
• 4.6 本章小結66-67
• 5 總結和展望67-69
• 摘要67
• 5.1 總結67-68
• 5.2 展望68-69
• 參考文獻69-73
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文73

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