软测量也称为软仪表。对于一些难以测量或暂时不能测量的重要变量(称为主导变量),可选择另外一些容易测量而又与之相关的变量(称为辅助变量)构成某种数学关系,然后利用计算机来推断和估计,从而代替测量仪表的功能,这就是软测量技术,实际上,软测量的原理与一般测量仪表的原理并无本质的区别。例如,流量变送器将压力传感器测量信号通过变送器内的电子元件或气动元件转换为流量输出信号,早期通过单元组合仪表实现分馏塔的内回流的计算,都是利用类似的方法得到不能直接测量的变量。它们的区别在于,一般测量仪表是利用传感元件以及模拟计算元件或模拟单元组合仪表来实现简单的计算,而软测量则是采用模型、测量信号和计算机来通过推理计算实现的。现在对软测量较为普遍的定义为:软测量就是选择与被估计变量相关的一组可测变量,构造某种以可测变量为输入、被估计变量为输出的数学模型,用计算机软件实现重要过程变量的估计。
生产技术的发展和生产过程的日益复杂,以及确保生产装置安全、保证产品质量和卡边优化等新的要求,推动了产品质量的直接闭环控制、质量约束和安全约束控制等新技术的广泛应用,并对那些产品质量指标等目前尚不可测的生产装置提出了实时测量重要过程变量的迫切需求。由于技术或经济上的限制,许多生产装置的这类重要过程变量很难通过传感器进行测量,如催化裂化装置的催化剂循环量、精馏塔的产品组分浓度、生物发酵罐的菌体浓度等。为了解决这些问题,逐步形成了软测量方法及其应用技术。特别是基于装置级的先进控制和优化普遍应用后,软测量技术得到了更为广泛的发展和应用。
软测量的工作原理,就是在常规检测的基础上,利用辅助变量与主导变量的关系,通过计算机估算推理,得到主导变量的测量值。构造软测量的实质,就是建立辅助变量与主导变量之间的数学关系,归根结底,就是一个建模问题。(www.daowen.com)
目前研究和应用的软测量方法有许多种,按建模方法的不同,可以将其分为基于机理分析的建模方法和基于数据的建模方法两大类。
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