[发明专利]基于支持向量机的带式输送机能耗预测方法

摘要

本发明公开了一种基于支持向量机的带式输送机能耗预测方法，首先进行离线训练样本采集、在线能耗监测等步骤。监测系统包括三个分别置于驱动滚筒中心轴、输送机中间段下方紧贴输送带、改向滚动中心轴处的光电编码器以及物料流状态激光采集装置；三个光电编码器及物料流状态激光采集装置与信号处理及特征提取模块连接，信号处理及特征提取模块和基于支持向量机的回归拟合预测模块连接。本发明仅仅采用三个光电编码器、物料流输送状态激光采集装置，即可实现带式输送机能耗在线监测，避免了现有能耗监测系统成本高，现有的能耗监测手段繁琐及缺乏实用性等问题。

主权项

1.一种基于支持向量机的带式输送机能耗预测方法，其特征是：包括下列步骤：（1）首先进行离线训练样本采集：1）离线训练样本采集系统构建构建能耗测试系统，采用包括高精度功率仪、动态扭矩传感器、转速传感器、物料流状态激光采集装置的传感检测模块，检测带式输送机系统输入功率、输出机械功率、电机转速、物料瞬时流量，最终得带式输送机系统效率，从而得知带式输送机能耗大小和能效比；采用三个光电编码器，分别置于驱动滚筒中心轴、输送机中间段下方紧贴输送带、改向滚动中心轴处，获取三个测试点的输送带带速信号，通过采集带式输送机在启动、制动、匀速、变速时三个位置带速变化轨迹，采用函数内插法计算出同一时刻整条带式输送机输送带带速变化规律；2）带式输送机无物料时训练样本离线获取采用“信号处理及特征提取”模块进行特征提取，经过低速、中速和高速多次测量，分别获得三种带速下多组无物料时输入功率、输出机械功率和电机转速的特征样本；将无物料时的三种带速下的特征样本对应能耗值定义为“带式输送机系统能耗”；3）带式输送机有物料时训练样本离线获取分别在低速、中速和高速三种带速下人为上料，制造物料分布均匀及不均匀的多种工况组合，采用物料流状态激光采集装置采集物料瞬时流量及物料流分布状态数据，采用“信号处理及特征提取”模块进行特征提取，对每一种工况进行多次测量，获得每一种工况下输入功率、输出机械功率、电机转速、物料瞬时流量和物料流分布状态特征样本；将不同工况情况下的能耗值与无物料情况时相应带速下带式输送机系统能耗值相减，其差值可与相对应的特征样本进行组合，得到带式输送机系统能耗与输入功率、输出机械功率、电机转速、物料瞬时流量和物料流分布状态对应表格；（2）在线能耗监测采用三个光电编码器检测带式输送机驱动滚筒中心轴、输送机中间段下方紧贴输送带、改向滚动中心轴处输送带带速值，采用物料流状态激光采集装置检测物料瞬时流量和物料流分布状态，采用“信号处理及特征提取”模块对信号进行特征提取，得到被测样本；采用“能耗检测用训练样本离线获取模块”获取的训练样本构造高维特征空间，建立高维特征空间的线性回归函数；采用 “基于支持向量机的回归拟合预测模块”获得带式输送机系统运行过程中能耗预测值，并将带式输送机系统在线监测能耗作为支持向量机网络输出；带式输送机无物料时训练样本离线获取的具体方法是：将无物料时分别置于驱动滚筒中心轴、输送机中间段下方紧贴输送带、改向滚动中心轴处的三个光电编码器输出的带速信号进行去噪，通过采集带式输送机在启动、制动、匀速、变速时三个位置带速变化轨迹，分析输送带在启动、制动、匀速、变速下的相关性，采用函数内插法计算出同一时刻整条带式输送机输送带带速变化规律，提取无物料下带式输送机输送带带速变化特征向量；带式输送机无物料运行时，采用高精度功率仪采集带式输送机输入功率，动态扭矩传感器和转速传感器测量带式输送机输出机械功率，将同一时刻带式输送机输入功率与输出机械功率相减，便得到“带式输送机系统能耗”，提取带式输送机在启动、制动、匀速、变速下带式输送机系统能耗，并与带速传感器获取的特征向量结合，得到带式输送机无物料运行时样本；采用上述方法，进行多次测量，获取多组无物料运行时带式输送机系统能耗与带速特征向量样本。