信号分析与处理作业——北京科技大学

国家历届挑战杯特等奖、一等奖作品

第一届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛由清华大学于1989年承办：

清华大学摘得“挑战杯”

一等奖获奖名单如下：

北京大学 刘闯 在地理信息系统中土地评价模型的建模研究

清华大学 陈邕涛等 中华学习机CAI软件开发工具

清华大学 吴丹策等 电脑照相及微机图像处理系统

清华大学 金龙文等 竹草木漂白系列新工艺的研究

华中理工大学 吴敏等 建筑方案“将居民安置在发种种的小镇中”

新疆石河子医学院 王惠民 门脉系的内分泌学意义

第二届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛由浙江大学于1991年承办：

上海交通大学摘得“挑战杯”

一等奖获奖名单如下：

浙江大学 微机遥感图像显示操作及处理系统

郑州大学 方兴未艾福利企业

国防科技大学 Hyperview（v1.01）系统

北方交通大学 铁道部及各地区财务基准收益率的测定

上海交通大学 光纤中自然聚焦光场的环形结构

上海医科大学 他莫昔芬枸橡酸新工艺的研究及其原理的讨论

上海交通大学 农村民居建筑调研

华中理工大学 微量泄漏检测仪

北京航天航空大学 简繁五笔汉字系统及其为通道汉卡

四川成都电子科技大学 通信母板自动测试系统

第三届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛由上海交通大学于1993年承办：

北京大学获得“挑战杯”

一等奖获奖名单如下：

北京大学 基于具有更佳频率分辨率的正交子波变换及自适应VQ技术的图像压缩

北京大学 危机与出路.....从九二深圳股市看中国B股

清华大学 铁基合金薄膜中铁原子磁矩的反常增大等作品获奖

东北大学 超级电子档案系统

吉林大学 镧系离子荧光探针探测天花粉蛋白结构和分子间能量传递

武汉大学 信安－Ｉ型计算机网络信息保护系统

“新工科”持续大热，哪些专业可能成

为就业爆款?

近年来，教育部一直在积极推进“新工科”建设，先后发布了《关

于开展新工科研究与实践的通知》《关于推进新工科研究与实践项目

的通知》等，全力探索形成领跑全球工程教育的中国模式、中国经验，

助力高等教育强国建设。

教育部“新工科”项目的正式认定，意味着备受高等教育界关注

的高校“新工科”建设开始进入实施阶段。“新工科”的发展正切中

国家之战略，民生之所需，有可能孵化出未来很火、很有“钱”途的

职业。

也许有人会问，什么是“新工科”？哪些专业属于“新工科”

呢？

“新工科”是中国为主动应对新一轮科技革命与产业变革，在新

经济、新起点这样的大背景下提出的概念。目前，“新工科”只确定

了一个基本范畴，还没有一个精确的定义。“新工科”既包含新兴工

科专业，如人工智能、智能制造、机器人、云计算等新兴专业，也包

括对传统工科专业（电子信息科学技术、建筑工程、机械工程、材料

科学与工程、自动化、交通工程、冶金、采矿、系统工程，等等）的

升级改造，更强调学科的实用性、交叉性与综合性，尤其注重信息通

讯、电子控制、软件设计等新技术与传统工业技术的紧密结合。

“新工科”专业改革涵盖了包括人工智能类、大数据类、智能制

造类等19个项目群。 加快建设和发展“新工科”，提前进行人才布局，培养新经济急

需紧缺人才，培养引领未来技术和产业发展的人才，培养具有创新创

业意识、数字化思维和跨界整合能力的“新工科”人才，已经成为全

社会的共识。

根据智联招聘发布的《2022大学生就业力调研报告》，通过对

2022届不同专业毕业生当前的收入水平分析发现，工科专业就业高

薪收入占比突出，工科毕业生收入优势凸显（见下表）。

而在2022年2月24日教育部发布的《2022年度普通高等学校

本科专业备案和审批结果》中，新增人工智能专业的高校有95所,

为新增备案专业中高校开设数量最多，其次是智能制造工程专业,新

基于辐射能信号的加热炉空燃比优化控制研究

摘 要：加热炉燃烧过程中，只有当空气与燃料配比恰当（最优空燃比）时，才能实现高效低排放燃烧。文章提出了一种基于辐射能信号的加热炉空燃比优化控制方法，通过对辐射能信号的寻优，在线搜寻匹配于燃料量的最佳风量。该控制方式与传统的基于热电偶测温的空燃比优化控制策略相比，信号变化灵敏，响应速度快，能够减小燃烧调整的时间，减小炉温波动。

关键词：加热炉；辐射能；空燃比；优化控制

1 前言

加热炉是具有强耦合，纯滞后，大惯性及慢时变等特点的典型非线性系统。目前我国大型钢铁企业的轧钢加热炉大多实行了燃烧自动控制，通过炉温控制燃料和热风的供给量，空燃比一般在初始设计的基础上人工进行调整，极少数情况根据炉子的残氧量进行修正。由于轧制节奏变化、燃料热值波动、风温变化等影响，空燃比的控制往往难以达到最佳状态，导致加热炉燃耗高、氧化烧损增加等问题。

加热炉实现安全和经济运行的前提，取决于能否正确的组织燃烧过程。为提高燃烧的热效率，必须从降低燃料未完全燃烧和排热损失着手。燃烧控制是实现工业炉优化控制的基础，而燃烧控制的核心是空燃比控制。但煤气热值的波动、流量测量不准确等因素会影响空燃比的准确性。北京科技大学的谢励人[1]以上海宝钢集团的一台均热炉为研究对象，从理论上分析了影响空燃比的诸多因素，通过对宝钢初轧厂均热炉过程的分析，最终确定混合煤气热值、钢的氧化、炉子的自然状况及生产中的异常情况等4个方面作为影响空燃比的主要因素。根据这四个影响因素的特点，综合运用专家系统等方面的知识，开发建立了宝钢初轧厂均热炉群最佳空燃比寻优控制系统，在现场实际运行了6个月，实践表明空燃比寻优结果合理，实现了均热炉综合节能大于3%，氧化烧损平均减少0.3%的控制目标。刘超明工程师[2]根据多年的工业窑炉优化燃烧控制系统设计、施工和运行的经验，介绍了工业窑炉优化燃烧控制系统的设计过程，控制流程、控制系统的工作原理及在dcs中的实现方法。张元福[3]根据燃烧温度与过量空气系数呈现一个凸函数关系，求最佳的燃烧温度就转变成了求凸函数的极值问题，采用模糊的控制方法来寻找最优的空燃比值，通过自寻优模糊控制器就可以自动控制最佳空燃比。开发了空燃比自寻优模糊控制器，有效的克服了传统控制中的特点，具有搜索速度快，收敛性好等优点。马翠红[4]在加热炉的燃烧自动控制系统中，在采用双交叉限幅控制的基础上，然而由于流量测量装置的测量误差、控制器参数的调整偏差、烧嘴特性变化以及装出料时可能从炉外吸入空气等原因，可能导致空燃比不能保持在最佳值上，为了解决这个问题，在双交叉限幅燃烧控制的基础上，引入排烟含氧量对空气过剩系数进行校正，实现氧含量闭环控制。结果表明把残氧量引入加热炉的燃烧控制，可明显提高控制性能，节能降耗。葛芦生[5]将模糊控制器引入燃料回路，克服了要求系统响应速度较快的工业生产过程不能满足要求的交叉限幅方法，让燃料回路跟随空气回路动作，使系统整体响应速度提高，同时动态空燃比保持恒定。将模糊控制器引入到燃烧控制系统，通过仿真结果分析，在保证动态空燃比稳定的前提下，系统总体响应速度比双交叉限幅控制系统有明显提高。

通信与信息系统（121）

信号与信息处理（134） 排名 学校名称 等级 排名 学校名称 等级 排名 学校名称 等级

1 北京邮电大学 A+ 9 北京大学 A 17 武汉大学 A

2 西安电子科技大学 A+ 10 浙江大学 A 18 西南交通大学 A

3 清华大学 A+ 11 哈尔滨工业大学 A 19 哈尔滨工程大学 A

4 电子科技大学 A+ 12 北京理工大学 A 20 西北工业大学 A

5 东南大学 A+ 13 华南理工大学 A 21 南京航空航天大学 A

6 上海交通大学 A+ 14 华中科技大学 A 22 南京邮电大学 A

7 中国科学技术大学 A 15 北京航空航天大学 A 23 东北大学 A

8 北京交通大学 A 16 西安交通大学 A 24 天津大学 A

B+等(36个)：中山大学、厦门大学、武汉理工大学、山东大学、吉林大学、南京理工大学、北京科技大学、上海大学、中国传媒大学、复旦大学、中国矿业大学、四川大学、重庆邮电大学、重庆大学、华东师范大学、云南大学、中国民航大学、大连海事大学、长春理工大学、郑州大学、福州大学、南开大学、华中师范大学、广东工业大学、湖南大学、中南大学、同济大学、杭州电子科技大学、桂林电子科技大学、华北电力大学、苏州大学、上海海事大学、首都师范大学、北京师范大学、大连理工大学、西安理工大学

B等(36个)：兰州交通大学、南京大学、中北大学、北京工业大学、长江大学、河北工业大学、太原理工大学、浙江工商大学、深圳大学、河海大学、暨南大学、西安科技大学、辽宁工程技术大学、中国地质大学、中国海洋大学、燕山大学、兰州理工大学、兰州大学、浙江工业大学、南通大学、哈尔滨理工大学、西南科技大学、江苏大学、南昌大学、安徽大学、辽宁工学院、齐齐哈尔大学、宁波大学、贵州大学、上海师范大学、河南理工大学、西安邮电学院、河北大学、海南大学、成都理工大学、长沙理工大学

C等(25个)：名单略