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申请/专利权人：哈尔滨工业大学

摘要：一种基于PLIF的燃机当量比识别与调控装置及方法，涉及一种燃机识别与调控装置及方法。1kHzPLIF系统由激光系统、片光整形系统和相机系统组成，用于实时获取燃烧室内火焰图像，计算机系统包含图像预处理模块、LSTM计算模块、偏差计算模块和反馈模块，用于进行图像预处理、模型计算和提供反馈控制。采集燃烧室内火焰图像，利用已知准确当量比的PLIF图像训练得到当量比识别模型，再实时获取PLIF图像通过深度学习进行训练识别得到真实当量比，利用真实当量比与预设当量比进行比较，通过反馈调节输入端的燃气进气量实现燃机的自动调控，解决目前由于当量比误差导致的燃烧偏离问题。

主权项：1.一种基于PLIF的燃机当量比识别与调控装置，其特征在于：包括由激光系统、片光整形系统和相机系统组成，用于实时获取燃烧室内火焰图像的1kHzPLIF系统，以及包含图像预处理模块、LSTM计算模块、偏差计算模块和反馈模块，用于进行图像预处理、模型计算和提供反馈控制的计算机系统；所述激光系统根据燃烧室内待测物种类确定波长产生激光束；所述片光整形系统布置在激光系统与燃机之间，将激光束进行整形为能量分布均匀的片状光束；所述相机系统对燃烧室内进行荧光成像并采集PLIF图像传输到计算机系统；所述图像预处理模块对采集的PLIF图像进行裁剪和滤波的预处理；所述LSTM计算模块将预处理后的PLIF图像输入到LSTM模型中进行训练计算，输出识别的真实当量比；所述偏差计算模块将真实当量比与预设当量比作差计算出偏差值；所述反馈模块根据偏差值对燃机输入端提供反馈调控燃气进气量；所述LSTM模型由序列输入层、LSTM层、全连接层、softmax层和classification层构成，通过序列输入层每次向LSTM模型中输入PLIF图像集A中包括OH信号强度特征和已知准确当量比的一组数据，LSTM层只包含一个LSTM单元，LSTM单元包括遗忘门、输入门、输出门和单元状态：先计算当前时刻遗忘门的值ft：ft＝σWf·[ht-1,xt]+bf，再计算当前时刻输入门的值it：it＝σWi·[ht-1,xt]+bi，再计算当前时刻用于描述当前输入的单元状态： 再计算当前时刻的单元状态ct： 再计算当前时刻输出门的值ot：ot＝σWo[ht-1,xt]+bo，最后计算当前时刻的输出ht： 式中，Wf是遗忘门的权重矩阵，bf是遗忘门的偏置项，Wi是输入门的权重矩阵，bi是输入门的偏置项，Wc是当前时刻的单元状态ct的权重矩阵，bc是当前时刻的单元状态ct的偏置，ct-1是上一时刻的单元状态，Wo是输出门的权重矩阵，bo是输出门的偏置，ht-1是上一时刻的输出，xt是当前时刻的输入，[ht-1,xt]表示ht-1和xt连接而成的向量，符号表示矩阵按位相乘，σ是激活函数，激活函数是sigmoid函数；获取已知准确当量比的PLIF图像经过裁剪和滤波的预处理后输入到LSTM模型中训练得到当量比识别模型，获取实际应用的燃烧室的PLIF图像经过裁剪和滤波的预处理后输入到训练好的当量比识别模型中，进行深度学习后输出识别的真实当量比。

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