一類復(fù)雜工業(yè)環(huán)境中若干關(guān)鍵參量檢測(cè)與處理方法研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度的不斷提高，控制系統(tǒng)對(duì)參量的檢測(cè)精度和穩(wěn)定性要求也越來(lái)越苛刻，因此，如何提高檢測(cè)的精度、分辨率、實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性成為檢測(cè)領(lǐng)域中的重要問(wèn)題。本文針對(duì)高溫、密閉這一類復(fù)雜工業(yè)環(huán)境中對(duì)圓柱體直徑、溫度和液位三個(gè)重要參量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)所存在的問(wèn)題展開(kāi)研究，主要包括利用CCD傳感器對(duì)圓柱體直徑進(jìn)行檢測(cè)時(shí)的圖像分割與橢圓擬合問(wèn)題、利用紅外溫度傳感器對(duì)受多個(gè)低頻窄帶干擾影響的溫度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)低頻干擾的抑制問(wèn)題和利用激光三

2、角法檢測(cè)液位時(shí)激光光斑坐標(biāo)計(jì)算問(wèn)題、粒子濾波重要性分布構(gòu)造問(wèn)題以及粒子多樣性匱乏的抑制問(wèn)題。
　　首先，針對(duì)圓柱體直徑檢測(cè)中存在的圖像分割和橢圓擬合兩個(gè)主要問(wèn)題進(jìn)行了研究。設(shè)計(jì)了一種多目標(biāo)人工魚群算法，用仿真測(cè)試函數(shù)集驗(yàn)證其有效性，并將其應(yīng)用到二維直方圖圖像閾值分割方法中，提出一種基于多目標(biāo)人工魚群算法的二維直方圖區(qū)域斜分多閾值圖像分割方法，以二維直方圖的最大類間方差和最大熵同時(shí)作為目標(biāo)函數(shù)，利用多目標(biāo)人工魚群算法搜索圓柱體直徑檢

3、測(cè)圖像的分割閾值，同時(shí)利用硅單晶直徑撿測(cè)圖像驗(yàn)證了方法的有效性；再將人工魚群算法用于搜索使得霍夫變換擬合橢圓累加器達(dá)到最大值的最優(yōu)橢圓參數(shù)，提出一種基于人工魚群算法的霍夫變換，并利用仿真驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　其次，針對(duì)紅外傳感器檢測(cè)溫度時(shí)存在的溫度信號(hào)受多個(gè)低頻窄帶干擾影響的問(wèn)題進(jìn)行了研究。提出一種無(wú)需參考信號(hào)的自適應(yīng)對(duì)消法，將迭代自適應(yīng)法引入到自適應(yīng)對(duì)消法中，利用迭代自適應(yīng)法在已知干擾個(gè)數(shù)的前提下從觀測(cè)信號(hào)中直接估計(jì)干擾的

4、頻率、幅值和相位，從而將干擾從測(cè)量信號(hào)中消除，并利用仿真驗(yàn)證了其有效性；同時(shí)提出一種基于跨維模擬退火算法的緩變量估計(jì)方法，在干擾個(gè)數(shù)、頻率、幅值和相位完全未知的條件下，利用跨維模擬退火算法對(duì)溫度信號(hào)、干擾個(gè)數(shù)、頻率和幅值同時(shí)進(jìn)行估計(jì)，仿真結(jié)果表明，該方法能夠在干擾個(gè)數(shù)、頻率、幅值和相位均未知的前提下對(duì)緩變量進(jìn)行有效地估計(jì)
　　再次，針對(duì)激光三角法檢測(cè)液位時(shí)存在的激光光斑光標(biāo)計(jì)算和液位測(cè)量數(shù)據(jù)濾波兩個(gè)主要問(wèn)題進(jìn)行了研究。提出一種基于

5、投票機(jī)制的激光光斑坐標(biāo)計(jì)算方法，通過(guò)液位測(cè)量圖像中小光斑的坐標(biāo)進(jìn)行投票對(duì)激光光斑的實(shí)際坐標(biāo)進(jìn)行估計(jì)，并利用硅熔液液位測(cè)量視頻對(duì)其進(jìn)行有效性驗(yàn)證；同時(shí)提出一種基于集員估計(jì)的粒子濾波方法，利用集員估計(jì)理論構(gòu)造粒子濾波的重要性分布，使其能夠解決非高斯未知分布噪聲的問(wèn)題，并將Metropolis Hastings的接受拒絕機(jī)制引入到粒子濾波的重采樣中，抑制了粒子濾波重采樣時(shí)粒子多樣性匱乏的現(xiàn)象，再通過(guò)仿真對(duì)該方法進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法在