MWMPCA方法及其在间歇过程监控中的应用

针对传统的多向PCA(Principal Component Analysis)模型间歇过程监控的缺点,提出了一种移动窗多向主元分析(MWMPCA:Moving Window Multi-way Principal Component Analysis)模型.与MPCA方法比较,MWMPCA可很好地监控间歇过程操作的稳定性,在实时监控新的间歇过程时,只需利用已收集到的数据信息,同时还可根据实际反应情况调整主元的选取个数,以得到更好的监控性能.     

基于数据相似度的间歇过程在线监控

为了提高间歇过程批次之间产品的一致性,并及时发现过程中的异常情况,提出一种基于过程数据相似度的多变量统计监控方法对间歇过程的操作进行在线监控.该方法将正常批次轨迹与参考批次轨迹之间的相似度作为一种新的监控指标,并利用核密度方法估计相似度的概率密度函数,计算出控制限,在批次反应过程中利用Kalman滤波器对当前批次的数据进行实时的估计从而实现在线监控.该方法和传统多向主元分析方法的监控性能在一个青霉素发酵仿真系统上进行了比较.仿真结果表明: 该方法检测出渐变型扰动比MPCA方法提前了30 h.     

数据驱动的在线MW-MSPCA故障诊断

针对动态非平稳过程数据的时变性和多尺度性导致故障诊断准确率下降及故障准确定位难以实现的不足,引入滑动窗口多尺度主元分析(Moving window multi-scale principal component analysis ,MW-MSPCA)〖BP)〗,通过小波阈值消噪解决统计模型偏离与数据相关性降低之间的矛盾,并在各个尺度上利用滑动窗口主元分析实现模型更新,然后借助三维贡献图描述反映过程行为变化的各独立过程变量对统计过程的贡献程度,进而对故障准确定位,最后给出诊断准确性的定量评价机制。在对6135D型柴油机进行数值实验中,并通过与传统的多尺度主元分析及自适应多向主元分析比较,实验结果从故障的漏报率、误报率及诊断准确率三方面表明新方法能更好地实现传感器故障诊断。     

基于自适应动态时间规整(DTW)的GA-FCM多阶段间歇过程故障诊断

多时段是间歇过程的固有特征,对间歇过程划分阶段可以提高故障诊断的精度。采用模糊C-均值聚类（FCM）算法划分阶段存在对初始聚类中心敏感、易于陷入局部极优值的问题。提出遗传算法与FCM算法相结合的方法（GA-FCM）,用于克服FCM易于陷入局部极优值的问题,以达到全局最优。同时,针对间歇过程数据不等长问题,提出自适应动态时间规整（DTW）算法。随后,用GA-FCM方法完成阶段划分,再建立多向核主元分析（MKPCA）模型完成故障检测。最后将此算法应用于青霉素发酵过程,仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于ICA和相似因数的间歇过程故障诊断

多向主元分析(MPCA)是间歇过程最常用的监控方法,但缺点是需要对未来测量值进行估计。针对这一问题,提出了基于不同展开方式上的独立元分析(ICA)的在线监控方法。在测量数据含有非高斯潜隐变量的情况下,ICA是比PCA更有效的特征提取算法。获得独立元(ICs)后,将一种新的基于ICA的混合相似因数分析用于间歇过程的故障诊断中。通过在青霉素生产过程的成功应用,验证了所提出方法的可行性和有效性,具有比较好的监测效果及满意的故障识别能力。     

工业过程核概率主元模型建立及监控指标

概率主元分析(PPCA)能够根据过程变量的预测误差及其主元的白化值实现对过程的监控。但是PPCA只适合线性过程,而对非线性过程的监控效果不理想。为克服上述缺点,提出一种基于核PPCA(KPPCA)的过程监控方法,定性讨论了KPPCA模型的参数和主元个数选择问题,构造了高维空间的SPE和T2监控指标。该方法利用核函数将非线性数据映射到高维空间,去除了过程的非线性,然后利用PPCA对满足线性关系的过程变量映射值进行监控。仿真结果验证了该方法对非线性过程监控的优越性。     

基于核主元分析和高斯混合模型的轴承转子状态评估

针对轴承转子运行状态评估问题,提出了基于核主元分析与高斯混合模型的新方法。采用小波包变换得到信号在各频带上的能量谱,然后通过核主元分析提取特征空间的主成分;并对其进行高斯混合模型建模。通过EM算法进行参数估计,由高斯混合模型的重合度对轴承转子的运行状态进行评估。通过仿真的轴承转子振动数据的验证发现,核主元分析能够使信号在特征空间的能量更加集中,在此基础上计算的高斯混合模型的重合度,能够更好地表征轴承转子的运行状态。     

基于鲁棒主元分析的故障诊断方法

针对工业过程的建模数据中含有离群点的情况,提出了一种基于鲁棒主元分析(PCA)的故障诊断方法.该方法使用广义极大似然估计(M估计)代替最小二乘估计,将传统的主元分析问题转化为一个加权的重构误差优化问题,然后通过改进的非线性迭代部分最小二乘(NIPALS)算法来求得问题的最优解,在此基础上建立主元模型并构造监控统计量检测过程故障.在连续搅拌反应器(CSTR)仿真系统上的应用结果表明,鲁棒PCA方法能够消除离群点对主元模型的影响,比PCA方法分析过程数据更为准确,能更有效地诊断过程故障.     

基于鲁棒主元分析的故障诊断方法

针对工业过程的建模数据中含有离群点的情况,提出了一种基于鲁棒主元分析(PCA)的故障诊断方法.该方法使用广义极大似然估计(M估计)代替最小二乘估计,将传统的主元分析问题转化为一个加权的重构误差优化问题,然后通过改进的非线性迭代部分最小二乘(NIPALS)算法来求得问题的最优解,在此基础上建立主元模型并构造监控统计量检测过程故障.在连续搅拌反应器(CSTR)仿真系统上的应用结果表明,鲁棒PCA方法能够消除离群点对主元模型的影响,比PCA方法分析过程数据更为准确,能更有效地诊断过程故障.     

车辆动力学仿真的可信度评估方法研究

针对我国车辆动力学仿真中缺少可信度评估方法的问题,通过系统分析车辆动力学仿真特点和其他领域可信度评估方法,提出了基于相似度概念,综合应用层次分析法、模糊综合评判法的可信度评估方法,通过对仿真数据与试验数据的离散处理,以及对其相似元数、每个相似元的相似度、各相似元对系统相似度影响的权系数等分析计算,得到仿真可信度值,实现了车辆动力学仿真可信度的定量评估.      

多模型MPCA方法在多变量间歇过程故障监测与诊断中的应用

多向主元分析 (MPCA)是应用于间歇生产过程故障监测与诊断中的一种较为有效的方法 ,但由于其自身的线性化特点 ,使之在复杂的非线性动态系统处理中显得力不从心 .针对普通MPCA方法的优缺点提出一种多模型结构的MPCA方法 ,讨论了该方法的模型结构以及现场故障监测与诊断的分析过程 .多模型结构的MPCA方法通过分点差分的方式 ,关联了同一间歇过程中不同测量时刻变量值的关系 ,并且在间歇过程故障监测与诊断中比普通MPCA更具精确性和实时性     

基于滑动时间窗口加权MPCA的间歇过程监测方法

针对间歇过程的时段划分问题,提出了一种滑动时间窗加权MPCA方法,利用了相邻观测数据所蕴含过程信息的相关性,降低了过程扰动、观测噪声以及多阶段间过渡过程等不确定性因素对时段划分的影响,进而改善了间歇过程的监测效果。将所提出的方法应用于青霉素发酵过程阶段划分和监测,实验结果表明,所提出方法与常规MPCA相比,能够得到更好的效果。     

基于图像特征的铜粗选过程病态工况识别

泡沫图像特征是指泡沫图像中与浮选性能相关的局部黑色水化区域大小,即局部光谱特征.针对这一局部光谱特征形状、大小无规则性,提出了一种基于多维主元分析的特征提取方法,并将提取的特征应用于铜浮选粗选过程病态工况识别.首先,描述了铜浮选粗选过程,分析了影响粗选过程的主要因素和黑色水化区域形成机理;然后,提出一种基于多维主元分析的图像局部光谱特征提取方法;最后,将基于多维主元分析的图像局部光谱特征提取算法应用于铜浮选粗选泡沫图像,并将所提取的图像特征用于铜粗选病态工况识别.工业现场数据验证了所提方法的有效性.     

改进的MPCA方法及其在批过程故障诊断中的应用

基于传统的多方向主元分析(MPCA)常会导致误诊断，且对批生产过程难以保证在线状态监测和故障诊断的实时性，提出了一种改进的MPCA方法，该方法采用多模型非线性结构代替传统MPCA单模型线性化结构，克服了后者不能处理非线性过程和实时性问题，并避免了MPCA在线应用时预报未来测量值带来的误差，提高了批过程性能监测和故障诊断的准确性．     

基于多向Fisher判据分析的间歇过程性能监控

针对传统的间歇过程监控方法,在建模时只利用正常工况下的数据,其故障诊断能力并不令人满意的问题,提出了多向Fisher判据分析(MFDA:Multiway Fisher Discriminant Analysis)方法,用于间歇过程的监控.该算法同时利用正常工况和故障条件下的数据进行建模,其故障诊断能力要优于MPCA(Multiway Principal Component Analysis),在故障检测的同时也实现了故障的诊断.通过对实际工业链霉素发酵过程数据分析,表明该算法是可行的,可以获得较满意的故障诊断结果.     

磁化等离子体通道天线中电磁波的色散特性

针对现有高功率微波武器辐射天线的不足,提出了将磁化等离子体通道用作电磁脉冲辐射天线的思想--磁化等离子体通道天线（MPCA）,分析了MPCA周围为有耗气体媒质时MPCA所传播的一般模式.简单阐述了MPCA的具体实现方法,根据MPCA的工作原理,建立了MPCA的几何模型,利用边界条件导出了MPCA最严格的色散方程.重点讨论了传播常数随等离子体参数、周围介质参数和外加磁场的变化.结果表明,有限磁场中的MPCA与无穷大磁场时具有一些不同的传播特性,这些结果对于该天线的实现很有参考价值.     

基于动态MDONPE算法的间歇过程故障检测

针对间歇过程数据存在的非线性和动态特性导致故障检测效果不佳的问题,提出一种基于滑动窗(sliding window,SW)的多向差分正交邻域保持嵌入(multiway differential orthogonal neighborhood preserving embedded,MDONPE)算法.首先对间歇过程数据...     

基于张量子空间的三维模型特征提取及检索方法

为提高三维模型的检索效率, 针对三维模型特征提取方法进行了研究, 在多线性主成分分析(MPCA:Multi-Linear Principal Component Analysis)的基础上, 提出了一种加权多线性主成分分析(WMPCA: Weighted Multi-Linear Principal Component Analysis)方法, 并将其应用于三维模型特征提取中。 该方法首先将三维模型转化为多角度的二维投影图像, 然后从多方向上通过张量进行特征提取, 最后将提取到的特征应用到三维模型检索中。 对 Princeton Shape Benchmark 的实验表明, 该特征提取方法比经典的形状分布方法平均检索效率提高7%, 比传统的 MPCA 特征提取方法的平均检索效率提高 3%。     

基于MFDA—PCA的间歇过程故障诊断方法研究

针对传统MPCA间歇过程故障诊断方法存在的在线数据不完整及实时性差缺陷,提出一种基于MFDA-PCA间歇过程的在线批次故障诊断方法．通过MFDA对在线批次正常部分与历史批次进行相似度分析,利用相似度最优的批次建立PCA模型,对在线批次数据进行实时分析,完成对整批生产过程在线监控及故障诊断的任务．最后以青霉素发酵仿真实验验证了该方法的有效性和快速性．