基于支持向量机的紫外吸光法COD检测仪研制

论文摘要

COD是指水体中能被强氧化剂氧化的还原性物质所消耗氧化剂的量。它是表征水体中还原性物质的综合指标,通常作为水体中有机物含量检测的主要指标。目前,有许多COD检测方法,其中,紫外吸光检测法是COD检测技术的发展趋势。介绍了COD检测技术、紫外吸光法COD检测原理及其技术特点；重点介绍了支持向量机理论,分析了支持向量机算法在COD检测应用中的优点；设计了基于支持向量机理论的紫外吸光法COD检测仪实现方案,完成了检测仪的软硬件系统设计；采用所设计仪器对水样进行了试验测量,并与基于最小二乘法的COD检测仪数据进行了比较。研究结果表明,支持向量机算法基于结构风险最小化准则,由此建立的水样紫外吸光度与COD之间的数学模型具有较好的泛化能力和预测能力,优于传统采用的最小二乘法,应用该算法实现的COD检测仪具有较好的测量精度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 UV法COD检测原理及特点
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 课题主要研究内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 支持向量机回归理论
• 2.1 机器学习的基本方法
• 2.1.1 机器学习的一般表示
• 2.1.2 经验风险最小化
• 2.1.3 模型的复杂度及其推广能力
• 2.2 统计学习的核心思想
• 2.2.1 VC理论
• 2.2.2 结构风险最小化
• 2.2.3 支持向量机的基本思想
• 2.3 SVM回归
• 2.3.1 不敏感损失函数
• 2.3.2 最优化理论
• 2.3.3 核函数
• 2.3.4 ε-SVM回归算法
• 2.4 本章小结
• 第3章 COD检测仪系统设计
• 3.1 COD检测仪的总体结构
• 3.1.1 光源
• 3.1.2 水路系统
• 3.1.3 光路调节部分
• 3.1.4 光电检测放大部分
• 3.1.5 单片机控制部分
• 3.2 控制系统硬件结构及工作原理
• 3.2.1 ADμC812单片机介绍
• 3.2.2 单片机控制系统总线设计
• 3.2.3 译码电路设计
• 3.2.4 存储电路设计
• 3.2.5 AD输入通道设计
• 3.2.6 输出调理电路
• 3.2.7 时钟控制电路
• 3.2.8 液晶显示电路
• 3.2.9 键盘输入电路
• 3.2.10 打印机接口设计
• 3.2.11 继电器驱动电路
• 3.2.12 通讯接口设计
• 3.3 系统软件设计
• 3.3.1 控制系统主程序设计
• 3.3.2 初始化模块软件设计
• 3.3.3 键盘中断子程序
• 3.3.4 数据采集子程序
• 3.3.5 硬时钟的初始化程序
• 3.3.6 LCD显示子程序
• 3.3.7 打印子程序
• 3.3.8 串口中断服务子程序
• 3.3.9 电机清洗子程序
• 3.3.10 软件抗干扰设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 SVM回归算法在COD检测仪中的应用
• 4.1 基于SVM回归算法的数学模型的建立
• 4.2 SVM模型的COD检测结果及分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 致谢