[发明专利]用于卫生纸机干燥部关键运行参数预测的混合建模方法

说明书

本发明公开了用于卫生纸机干燥部关键运行参数预测的混合建模方法，包括以下步骤：S1、获取卫生纸机干燥部历史操作参数且清洗异常数据；S2、建立纸页干燥机理模型，使用机理模型对S1各历史操作参数预测关键运行参数，并计算关键运行参数的机理预测误差；S3、使用归一化方法对S1与S2机理模拟误差数据进行预处理，并按一定比例将数据分为训练集与测试集；S4、根据BPNN算法原理建立关键运行参数的机理预测误差补偿模型，使用训练集数据训练模型与算法超参数的调优；S5、整合纸页干燥机理模型与机理预测误差补偿模型，预测测试集数据关键运行参数；解决了机理建模方法对纸页干燥关键运行参数预测精度低的问题。

技术领域

本发明涉及卫生纸机干燥部关键运行参数预测领域，特别是用于卫生纸机干燥部关键运行参数预测的混合建模方法。

背景技术

在纸页干燥环节，需消耗大量的饱和蒸汽，卫生纸干燥能耗约占制浆造纸生产过程总能耗的67％以上。因此，降低干燥部能耗是降低造纸全过程能耗、节约生产成本的关键所在。然而，纸页干燥是一个复杂的传热传质过程，整个工序固相、液相、气相共存，传热与传质互相耦合，同时还受到烘缸表面温度，气罩空气状况等外部条件的影响。复杂的干燥机理使得造纸企业在干燥部关键运行参数的监控方面不到位，成为企业实现高效、绿色生产的阻碍。干燥部高压蒸汽流量与低压蒸汽流量、气罩排风湿度与排风温度是生产操作者较为关心的几个干燥部关键运行参数，也是进行干燥部工艺操作参数优化模型研究需要精准预测的变量。

建立纸页干燥过程的数学模型，可以实现干燥部关键运行参数的精准预测，对干燥部节能降耗具有重要意义。目前，关于纸页干燥关键运行参数的预测主要以机理模型为主，然而纸页干燥过程具有时变性、强非线性、多变量耦合等特征且机理模型的性能过分依赖于模型参数的选择，这使得机理模型难以满足工业应用对模型精度的要求。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了用于卫生纸机干燥部关键运行参数预测的混合建模方法，解决了机理建模方法对纸页干燥关键运行参数预测精度低的问题。

本发明采用的技术方案是，用于卫生纸机干燥部关键运行参数预测的混合建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取卫生纸机干燥部历史操作参数且清洗异常数据；

S2、建立纸页干燥机理模型，使用机理模型对S1各历史操作参数预测关键运行参数，并计算关键运行参数的机理预测误差；

S3、使用归一化方法对S1与S2机理模拟误差数据进行预处理，并按一定比例将数据分为训练集与测试集；

S4、根据BPNN算法原理建立关键运行参数的机理预测误差补偿模型，使用训练集数据训练模型与算法超参数的调优；

S5、整合纸页干燥机理模型与机理预测误差补偿模型，预测测试集数据关键运行参数。

优选地，S1包括以下子步骤：

S11、获取卫生纸机干燥部历史操作参数，历史操作参数包括:烘缸压力，车速，纸种克重，卷取率，湿侧送风温度，干侧送风温度，湿侧送风机频率，干侧送风机频率，排风机频率；

S12、采用箱形图方法对干燥部历史操作参数进行异常数据清洗。

优选地，S2包括以下子步骤：

S21、根据纸页干燥动力学模型公式建立纸页干燥机理模型，纸页干燥机理模型为：