煮糖结晶过程晶体的生长与其结晶环境密切相关,受糖膏温度、真空度、糖膏浓度、母液纯度和过饱和度等热力学条件所影响,结晶过程的养晶操作主要是通过对母液过饱和度的控制来实现,而母液纯度的变化,影响着结晶过程的晶粒结晶速度和母液过饱和度。同时,煮糖结晶过程是一个非线性非平稳的过程,伴随成核、生长和聚集机制的发生,如果不关注这些过程机制和动力学问题,将会导致结晶过程中晶粒含量和晶体粒度分布(CSD)特征的低估,导致晶粒大小参差不齐,造成提糖率下降。因此,为了更好地控制好煮糖结晶过程,不仅需要了解热力学条件,还需要研究动力学问题。针对目前煮糖结晶过程母液过饱和度、母液纯度、晶粒含量和晶体粒度分布等关键参数难以或无法直接通过传感器设备进行在线测量的问题,本文开展了煮糖结晶过程关键工艺参数的软测量建模研究,具体研究内容如下:(1)在传统支持向量回归机的基础上,研究孪生支持向量回归机的建模方法,提出基于孪生支持向量回归机的煮糖结晶过程数据驱动建模方法,实现煮糖结晶过程母液过饱和度和母液纯度的在线预测估计,通过仿真实验验证了该数据驱动建模方法的有效性和优越性。(2)针对煮糖结晶过程数据驱动模型缺少结构风险项,导致模型容易产生过拟合的问题,通过引入正则项使模型目标函数中的经验风险最小化转变为结构风险最小化,从而控制数据驱动模型的复杂度;在不影响模型性能的情况下,从训练样本数据中仅选取部分样本数据作为核函数的输入样本数据,使得煮糖结晶过程数据驱动模型的原核函数方阵变为矩形阵,可以减少模型的求解时间;同时,通过引入加权项,对不同重要性的样本给予不同的惩罚程度,使煮糖结晶过程数据驱动模型在一定程度上避免过拟合问题,并具有更好的泛化性能。(3)深入探讨煮糖结晶过程的结晶机制和动力学问题,从能量守恒、物料守恒、质量守恒三大方面研究煮糖结晶过程的简化机理模型,结合简化机理模型和数据驱动模型,构建煮糖结晶过程的混合模型,通过表达晶体的成核和生长速度,特别是复杂的聚集现象,从而准确预测出结晶过程的晶粒含量和晶体粒度分布,更好地实现煮糖结晶过程的自动化控制。(4)在分析现有煮糖结晶过程自动控制系统存在的不足的基础上,深入研究煮糖结晶过程智能集成测控系统的总体设计,研究上位机监控系统的开发,结合数据驱动建模方法和混合建模方法,设计与实现煮糖结晶过程智能软测量组件系统,从而实现煮糖结晶过程的自动化监控以及母液过饱和度、母液纯度、晶粒含量和晶体粒度分布等关键工艺参数的在线预测估计。