开发一种基于近红外 (NIR) 光谱的混合综合水分含量测量方法
Guoqing Mu1, Fulin Zhang1, Wenjing Sun2
1School of Information and Control Engineering, Qingdao University of Technology, Qingdao 266520, China. guoqingmu@qut.edu.cn.
本研究介绍了一种混合软测量方法,使用近红外 (NIR) 光谱来实时监测液化床干燥 (FBD) 中的水分含量. 优化的模型显著提高了工业过程的预测准确性.
科学领域:
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 频谱学是一种光谱学.
- 数据科学数据科学数据科学
背景情况:
- 准确的实时水分含量测量对于优化流化床干燥 (FBD) 过程至关重要.
- 传统的方法往往缺乏动态过程控制所需的速度和精度.
- 近红外 (NIR) 光谱为化学分析提供了一种非侵入性的方法.
研究的目的:
- 开发和验证一种新的混合集成软测量方法,用于实时确定FBD中的水分含量.
- 与现有的独立和组合模型相比,提高预测准确性和稳定性.
- 将光谱数据与先进的机器学习技术集成在一起,以改善过程监控.
主要方法:
- 通过近红外 (NIR) 光谱数据和历史水分含量测量,开发了一种混合软测量模型.
- 包括部分最小平方 (PLS),支持向量回归 (SVR) 和决策树 (DT) 在内的机器学习模型使用粒子优化 (PSO) 进行了集成和优化.
- 使用5倍交叉验证方法来确定最佳模型参数并验证光谱知识集成.
主要成果:
- 与独立的PLS,SVR,DT和包装集成模型相比,优化的混合模型表现出较高的湿度含量预测精度.
- 频谱知识验证证实,PSO优化权重与特征性湿度峰值保持一致,表明物理相关性.
- 提出的方法有效地反映了物理知识,确保了软测量模型的可靠性.
结论:
- 拟议的混合集成软传感方法在流化床干燥中对实时水分含量测量非常有效.
- 这种方法提供了增强的稳定性和预测性能,适合工业过程控制.
- 将NIR光谱与优化的机器学习模型集成为过程分析技术提供了强大的工具.
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