METODY PARAMETRYCZNE W ROZWIĄZYWANIU PROBLEMU ODWROTNEGO DLA MONITOROWANIA PRZEPŁYWÓW MATERIAŁÓW SYPKICH
Andrzej Romanowski
androm@kis.p.lodz.plLodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science (Polska)
Krzysztof Grudzień
Lodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science (Polska)
Hela Garbaa
Lodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science (Polska)
Lidia Jackowska-Strumiłło
Lodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science (Polska)
Abstrakt
Niniejszy artykuł przedstawia parametryczne metody rozwiązywania problemu odwrotnego w tomografii pojemnościowej na przykładzie monitorowania procesu przepływu materiałów sypkich przy użyciu tomografii pojemnościowej. Wybrane metody obejmują modelowanie probabilistyczne Bayesa, w tym przestrzenne i czasowe oraz metody Monte Carlo łańcuchów Markowa, a także parametryzację procesu z użyciem sztucznych sieci neuronowych. W odróżnieniu od klasycznych metod opartych na algorytmach rekonstrukcji obrazu parametryzacja pozwala na pominięcie tego etapu, a co za tym idzie brak dodatkowych błędów związanych z rekonstrukcją. Parametryzacja pozwala na bezpośrednią analizę istotnych parametrów badanego procesu, przez co łatwiejsze jest użycie tych wyników w pętli sprzężenia zwrotnego sterowania. Przykłady rozpatrywane w tekście są opisane dla procesu grawitacyjnego opróżniania materiałów sypkich przechowywanych w silosach.
Słowa kluczowe:
elektryczna tomografia pojemnościowa, przetwarzanie obrazów tomograficznych, przepływ grawitacyjny, materiał sypkiBibliografia
Banasiak R., Wajman R., Jaworski T., Fiderek P., Fidos H., Nowakowski J., Sankowski D.: Study on two-phase flow regime visualization and identification using 3D electrical capacitance tomography and fuzzy-logic classification. International Journal of Multiphase Flow, 58/2014, 1–14.
Google Scholar
Buick J.M., Chavez-Sagarnaga J., Zhing Z., Ooi J.Y., Pankaj D.M., Cambell D.M., Greated C.A.: Investigation of silo-honking: slip-stick excitation and wall vibration. Journal of Engineering Mechanics ASCE, 131(3)/2005, 299–307.
Google Scholar
Chaniecki Z., Dyakowski T., Niedostatkiewicz M., Sankowski D.: Application of electrical capacitance tomography for bulk solids flow analysis in silos. Particle and Particle Systems Characterization, 23(3-4)/2006, 306–312.
Google Scholar
Dhoriyani M.L., Jonnalagadda K.K., Kandikatla R.K., Rao K.K.: Silo music: sound emission during the flow of granular materials through tubes. Powder Technology, 167/2006, 55–71.
Google Scholar
Dyakowski T., Edwards R.B., Xie C.G., Williams RA.: Application of capacitance tomography to gas-solid flows. Chemical Engineering Science, 52/1997, 2099–2110.
Google Scholar
Garbaa H., Jaksowska-Strumiłło L., Grudzień K., Romanowski A.: Neural network approach to ECT Inverse problem solving for estimation of gravitational solids flow, Proceedings of the Federated Conference, Computer Science and Information Systems, 2014, 19–26.
Google Scholar
Grudzień K., Romanowski A., and Williams RA.: Application of a Bayesian Approach to the Tomographic Analysis of Hopper Flow. Particle & Particle Systems Characterization, 22/2006, 246–253.
Google Scholar
Grudzień K., Chaniecki Z., Romanowski A., Niedostatkiewicz M., Sankowski D.: Image Analysis Methods for Shear Zone Measurements during Silo Discharging Process. Chinese Journal of Chemical Engineering, 22/2012, 337–345.
Google Scholar
Grudzień K., Romanowski A., Aykroyd RG., Williams RA.: Advanced statistical computing for capacitance tomography as a monitoring and control tool. Intelligent Systems Design and Applications, 2005, 49–54.
Google Scholar
Grudzień K., Romanowski A., Aykroyd R.G., Williams R.A., Mosorov V.: Parametric Modelling Algorithms in Electrical Capacitance Tomography for Multiphase Flow Monitoring, Perspective Technologies and Methods in MEMS Design. Proceedings of the 2nd International Conference on, 2006, 100–106.
Google Scholar
Haykin S.: Neural Networks: a comprehensive foundation – 2nd ed. Prentice Hall, 1999.
Google Scholar
Isaksen Ø., Nordtvedt J.E.: A new reconstruction algorithm for use with capacitance-based tomography. Modeling, Identification and Control, 15/1994, 9–21.
Google Scholar
Lionheart W.R.B.: Review: Developments in EIT reconstruction algorithms: pitfalls, challenges and recent development. Physiol. Meas., 25/2004, 125–142.
Google Scholar
McCormick Sf., Wade J.G.: Multigrid solution of a linearized, regularized least-squares problem in electrical impedance tomography. Inverse Problems, 9/1993, 697.
Google Scholar
Mosorov V.: Flow Pattern Tracing for Mass Flow Rate Measurement in Pneumatic Conveying Using Twin Plane Electrical Capacitance Tomography. Particle & Particle Systems Characterization, 25(3)/2008, 259–265.
Google Scholar
Muite B.K., Quinn F.S., Sundaresan S., Rao K.K.: Silo music and silo quake: granular flow-induced vibration. Powder Technology, 145/2004, 190–202.
Google Scholar
Niedostatkiewicz M., Tejchman J.: Experimental and theoretical studies on resonance dynamic effects during silo flow. Powder Handling and Processing, 15(1)/2003, 36–42.
Google Scholar
Pląskowski A., Beck M.S., Thorn R., Dyakowski T.: Imaging industrial flows, applications of electrical process tomography. Institute of Physics Publishing, Bristol, 1995, 214.
Google Scholar
Romanowski A., Grudzień K., Williams R.A.: Analysis and Interpretation of Hopper Flow Behaviour Using Electrical Capacitance Tomography. Particle & Particle Systems Characterization, 23/2006, 297–305.
Google Scholar
Romanowski A., Grudzień K., Chaniecki Z., Woźniak P.: Contextual processing of ECT measurement information towards detection of process emergency states. Thirteenth International Conference on Hybdrid Intelligent Systems (HIS 2013), 2013, 292–298.
Google Scholar
Rymarczyk T., Filipowicz S.F., Sikora J.: Comparing methods of image reconstruction in electrical impedance tomography. Computer Applications In Electrical Engineering, 9/2011, 23–33.
Google Scholar
Sankowski D., Sikora J.: Electrical Capacitance Tomography: Theoretical Basis and Applications, edited by Dominik Sankowski and Jan Sikora, Wydawnictwa Książkowe Instytutu Elektrotechniki, 2010.
Google Scholar
Schulze D.: Powders and Bulk Solids, Springer, 2008, 516.
Google Scholar
Scott D.M., McCann H.: Process Imaging for automatic control, Taylor and Francis Group, 2005.
Google Scholar
Seville J.P.K., Tuzun U., Clift R.: Processing of Particulate Solids, Blackie Academic, London, 1997.
Google Scholar
Stasiak M., Sikora J., Filipowicz S.F., Nita K.: Principal component analysis and artificial neural network approach to electrical impedance tomography problems approximated by multi-region boundary element method. Engineering Analyses with Boundary Elements, 31/2007, 713–720.
Google Scholar
Vauhkonen M., Vadasz D., Karjalainen P.A., Somersalo E., Kaipio J.P.: Tikhonov regularization and prior information in electrical impedance tomography. Medical Imaging, IEEE Transactions on, 17/1998, 285–293.
Google Scholar
West R.M, Jia X, Williams R.A.: Parametric modeling in industrial process tomography. Chemical Engineering Journal, 77/2000, 31–36.
Google Scholar
West R.M., Meng S., Aykroyd R.G., Williams R.A.: Spatial-temporal modeling for electrical impedance imaging of a mixing process. Rev. Sci. Instrum. 76/2005, 073703.
Google Scholar
Winkler G.: Image Analysis, Random Fields and Markov Chain Monte Carlo: A Mathematical Introduction (2nd Ed.). Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag., 2003.
Google Scholar
Yang W.Q., Liu S.: Role of tomography in gas/solids flow measurement. Flow Meas. and Instrum., 11/2000, 237–244.
Google Scholar
Yang W.Q., Peng L.: Image reconstruction algorithms for electrical capacitance tomography. Meas. Sci. Technol. 14/2003, R1–R13.
Google Scholar
Autorzy
Andrzej Romanowskiandrom@kis.p.lodz.pl
Lodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science Polska
Autorzy
Krzysztof GrudzieńLodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science Polska
Autorzy
Hela GarbaaLodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science Polska
Autorzy
Lidia Jackowska-StrumiłłoLodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science Polska
Statystyki
Abstract views: 219PDF downloads: 63
Licencja
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.
Inne teksty tego samego autora
- Adrian Maciej Nowaczyk, Lidia Jackowska-Strumiłło, ROZPOZNAWANIE EMOCJI W TEKSTACH POLSKOJĘZYCZNYCH Z WYKORZYSTANIEM METODY SŁÓW KLUCZOWYCH , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 7 Nr 2 (2017)
- Grzegorz Rybak, Zbigniew Chaniecki, Krzysztof Grudzień, Andrzej Romanowski, Dominik Sankowski, NIEINWAZYJNE METODY KONTROLNO-POMIAROWE W ZASTOSOWANIACH PRZEMYSŁOWYCH , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 4 Nr 3 (2014)
- Michał Majchrowicz, Paweł Kapusta, Lidia Jackowska-Strumiłło, Dominik Sankowski, PRZYSPIESZANIE PROCESU REKONSTRUKCJI OBRAZU W ELEKTRYCZNEJ TOMOGRAFII POJEMNOŚCIOWEJ 3D Z WYKORZYSTANIEM HETEROGENICZNEGO SYSTEMU MULTI-GPU , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 7 Nr 1 (2017)
- Michał Paluch, Lidia Jackowska-Strumiłło, SYSTEM DECYZYJNY DO PRZEWIDYWANIA CEN AKCJI OPARTY NA SZTUCZNEJ SIECI NEURONOWEJ HOPFIELDA , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 6 Nr 2 (2016)
- Mateusz Miłak, Agnieszka Leszczyńska, Krzysztof Grudzień, Andrzej Romanowski, Dominik Sankowski, WYZNACZANIE PRĘDKOŚCI PRZEPŁYWY KORKOWEGO W TRANSPORCIE PNEUMATYCZNYM MATERIAŁU SYPKIEGO W OPARCIU O TECHNIKI PRZETWARZANIA OBRAZÓW , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 9 Nr 1 (2019)
- Krzysztof Grudzień, Dominik Sankowski, METODY MONITOROWANIA PRZEPŁYWU GRAWITACYJNEGO W SILOSACH Z ZASTOSOWANIEM PRZETWARZANIA OBRAZÓW TOMOGRAFICZNYCH , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 7 Nr 1 (2017)
- Ayoub Saoud, Volodymyr Mosorov, Krzysztof Grudzień, ANALIZA PRZYPŁYWU WIROWEGO Z ZASTOSOWANIEM ELEKTRYCZNEJ TOMOGRAFII POJEMNOŚCIOWEJ , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 6 Nr 2 (2016)
- Volodymyr Mosorov, Krzysztof Grudzień, Dominik Sankowski, METODY POMIARU PRĘDKOŚCI PRZEPŁYWU Z ZASTOSOWANIEM TOMOGRAFII POJEMNOŚCIOWEJ , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 7 Nr 1 (2017)
- Laurent Babout , Krzysztof Grudzień, Marcin Janaszewski, Łukasz Jopek, ANALIZA PROCESÓW DEGRADACJI I PRZEPŁYWU GRANULATU Z WYKORZYSTANIEM OBRAZOWANIA METODĄ PROMIENI X , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 7 Nr 1 (2017)
- Hela Garbaa, Lidia Jackowska-Strumiłło, Krzysztof Grudzień, Andrzej Romanowski, SYMULACJA PRZEPŁYWU GRAWITACYJNEGO I ESTYMACJA JEGO PARAMETRÓW PRZY UŻYCIU ELEKTRYCZNEJ TOMOGRAFII POJEMNOŚCIOWEJ I SZTUCZNYCH SIECI NEURONOWYCH , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 6 Nr 2 (2016)