基于动态加权差分主成分分析的故障检测

针对工业过程中存在的动态特性和多模态特性问题,提出一种动态加权差分主成分分析法(dynamic weighted differential principal component analysis,DWDPCA)。首先通过设置合理的时间窗描述系统的时序特性;其次对时间窗内的样本寻找第一近邻和第一近邻的近邻集,使用加权差分法对数据进行处理,解决数据中心漂移问题;最后利用处理好的数据建立主成分分析(principal component analysis,PCA)模型进行故障检测。该方法可解决数据动态、中心漂移问题。使用该方法对数值例子和TE(tennessee eastman)过程进行故障检测验证所提出方法的有效性。     

基于CHMM的TE过程在线故障检测

随着工业过程的规模和复杂程度的增加,对于过程安全性和可靠性的要求进一步提高.为了准确及时地检测设备故障,提出了一种基于连续隐马尔可夫模型(CHMM)的在线故障检测方法.采用主元分析(PCA)方法对过程变量数据进行特征提取,利用变长度滑动窗口技术跟踪动态数据,并提出了一个新的实时统计量作为在线故障检测的量化指标,结合实时阈值实现了CHMM的在线故障检测.将该方法应用于田纳西-伊斯曼(TE)化工过程,并与基于PCA和动态主元分析(DPCA)方法的故障检测结果进行比较,能够较准确地检测到故障,验证了该方法的有效性.     

基于核主元分析与支持向量机的监控诊断方法及其应用

为了及时反映密闭鼓风炉冶炼过程状态,实现对密闭鼓风炉炉况的监控与诊断,提出核主元分析和多支持向量机分类的相结合的过程监控与故障诊断方法.其原理是:首先,用核主元分析方法提取过程数据特征,建立核主元分析的监控模型;然后,将代表过程特征的核主元送入多支持向量机分类器中,利用"一对其余"算法对故障进行诊断与分类.实验结果表明,所提出的方法与传统的主元分析方法相比,整个样本集的可分性变大,分类正确率提高,能更准确地诊断炉子的各种故障,可有效地用于密闭鼓风炉冶炼过程的故障诊断.     

保健品中枸橼酸西地那非成分近红外快速定性定量分析

建立了应用近红外光谱技术对保健品中枸橼酸西地那非成分的定量及定性分析方法.采集36个样品的液体透射光谱,分别采用主成分分析法和第一范围标定法建立定量和定性模型,并将定量分析方法的结果与HPLC定量结果进行比对.所建定量分析模型,主成分数为4,R2为99.92%,RMSECV为31.5.该模型对预示集的枸橼酸西地那非HPLC平均方法回收率为104.8%,近红外光谱分析法处理结果与HPLC法处理结果无显著差异.定性分析模型组间选择性为4.38,对18个未知样品判错率为0.所建立的新方法可对保健品中枸橼酸西地那非成分进行快速准确的定性及定量分析.     

一种新的间歇过程多模式辨识方法

针对间歇过程的多模式划分问题,提出了一种基于主角度相似度比较的多模式划分新方法,有效克服了噪声或冗余数据对模式划分的影响.该方法的基本思想是利用PCA对间歇数据按时间轴进行主成分建模,然后利用主角度这一用于比较子空间相似度的方法进行主元模型相似度比较,从而对各个模型和过渡过程进行有效辨识和划分;在此基础上,对上述方法进行了深入分析,改进并完善了主角度相似度划分标准,使这一方法更趋完善.仿真结果检验了所提方法的有效性.     

个性化推荐系统中遗漏值处理方法的研究

为了高效地解决协同过滤算法中的遗漏值问题,而不是简单地用缺省值加以代替,提出了一种新的、在协同过滤中的遗漏值处理方法.其基本思想是,先利用具有最小方差的局部主成分,把包含有遗漏值的不完备数据集划分成多个模糊聚类,然后通过求解广义逆矩阵来获得各个子聚类的主成分,最终在局部主成分的基础上通过简单的线性方程模型去估计聚类中的遗漏值.实验表明,这种方法的优点是低内存需求,具有较小的平均绝对偏差值,并且显示出了比传统推荐算法更好的推荐质量.     

基于优化支持向量机的带钢延伸量软测量研究

带钢退火过程中存在多变量非线性主导因素和数据噪声,难以用数学模型精确描述退火炉内带钢的延伸量.针对这一问题,提出基于核主元分析(KPCA)与免疫粒子群(ICPSO)优化最小二乘支持向量机(LSSVM)的炉内带钢延伸量软测量方法.采用ICPSO算法避免了粒子群算法易陷入局部最优的缺陷,利用ICPSO对LSSVM进行参数寻优,通过KPCA去除样本噪声,提取输入数据样本中的非线性主元信息,建立ICPSO-LSSVM软测量模型.此方法用于退火炉内带钢延伸量预测,通过现场生产数据仿真实验进行非线性函数估计;对比其他几种现有算法,实验结果表明本文方法具有较高的预测精度.     

智能数据预处理在浮选过程中的应用

针对反浮选过程的被控对象复杂、数学模型不确定以及控制要求高等特点，提出一种基于主元分析和模糊聚类的数据预处理算法。采用模糊C均值聚类算法得到聚类中心，进行线形回归从而对过程变量数据进行了预处理。主元分析法则用采进行辅助变量的选取和输入高维向量的降维简化．针对主元变量采用径向基函数网络建立了系统经济技术指标的预测模型。根据工业实际生产数据进行的模型校验和误差分析表明，能够满足浮选过程控制的精度要求。     

基于高斯受限玻尔兹曼机的非线性过程故障检测

针对非线性工业过程,提出了一种基于高斯受限玻尔兹曼机(GRBM)模型的故障检测方法.该方法从海量过程数据中提取出GRBM隐层特征信息,通过隐层特征再构建出重构数据,并依据重构误差在残差空间中构建检测统计量,形成了非线性过程故障检测算法.仿真结果表明,基于GRBM的故障检测方法不仅比传统的核主元分析(KPCA)方法具有更好的故障检出率,并且针对大数据量问题具有更强的处理能力.     

质量预测及故障诊断建模过程中非线性特征提取

工业生产的质量预测及故障诊断建模过程中所涉及的特征数目大、复杂性高、非线性突出,造成了模型维数过高、时间复杂度高、计算精度下降.针对上述问题,提出了一种基于核主成分分析和粗糙集的特征提取方法,首先使用核主成分分析进行特征提取,再对提取出的特征用粗糙集进行约简,介绍了该方法的原理和具体实现步骤.并以某玻璃厂锡槽作业工艺为背景进行仿真实验,应用实际生产数据建立支持向量机的故障诊断模型,将应用核主成分分析、粗糙集及所提方法提取出的特征输入SVM诊断模型.对比三种方法的实验结果表明,基于核主成分分析和粗糙集的特征提取方法提取出的特征更优.     

基于小波变换和2DPCA的人脸识别

主成分分析(principal component analysis:PCA)已成功用于人脸识别,但基于主成分分析的人脸识别方法需要将图像数据向量化,而向量化后的图像样本维数非常大,计算代价非常高.二维主成分分析(2 di mension principal component analysis:2DPCA)直接处理图像数据,不需要向量化的过程,2DPCA降低了计算复杂度,但是2DPCA与PCA相比,需要存储更多的系数,即要占用更多的存储空间.本文提出了一种基于小波变换和2DPCA的人脸识别方法,可以克服上述缺点,实验结果证明了该方法的有效性.     

独立成分分析-支持向量机回归模型及其在近红外光谱分析中的应用

首先采用独立成分分析(ICA)提取近红外光谱数据矩阵的独立成分和相应的混合矩阵,然后用支持向量机回归(SVR)对混合矩阵和实测浓度矩阵进行建模,建立了独立成分分析-支持向量机回归(ICA SVR)的近红外分析建模方法.结果表明,ICA SVR模型的预测结果明显优于SVR和偏最小二乘法(PLS)方法,方法用于肉样品中水分、脂肪和蛋白质的同时测定,获得了满意的结果.     

基于核熵成分分析的热轧带钢自适应聚类分析

为提高热轧带钢力学性能离线检测的针对性和生产过程控制的实时性,提出利用聚类分析方法实现生产状态的聚类,对错分或离群样本进行力学性能的重点检测.常用的高斯核主成分聚类分析中假设数据服从正态分布,以方差大小提取核主成分,而实际生产数据分布复杂,拟采用核熵主成分分析,并自适应选取核参数和聚类数,实现生产状态的自适应聚类.利用实际生产数据进行方法验证,与核主成分聚类分析相比具有更好的聚类结果,聚类正确率从86.23％提高到96.51％,更加有效地提高了质量检测的针对性.     

基于改进核主元分析的故障检测

针对电主轴系统特点,提出基于改进核主元分析(KPCA)的故障检测方法,引入混合核函数的定义,将多项式核和径向基核的混合核方法与主元分析方法(PCA)相结合,解决采用单一核函数诊断故障时的高误诊率问题.首先对数据进行预处理,然后使用混合核函数对数据矩阵进行映射,映射到高维特征空间,使非线性数据变量变为线性数据变量,并使用PCA提取变量数据的高维空间相关特征确定主元个数,最后根据混合非线性主元特征计算出的T2和Q统计量,实现在线故障检测.该方法改进传统核函数的选取方法,充分考虑工业过程中的非线性,更精确地描述工业过程特性,可以准确、有效地检测出电主轴系统故障.对田纳西-伊斯曼(TE)过程以及电主轴系统的应用实例证明该方法的可行性.     

基于自适应主成分分析维度寻优的脑力负荷识别

脑力负荷识别对提高作业操作人员工作效率,减少人因事故具有重要意义。然而,由于脑电(electroencephalogram, EEG)信号的采集是由多通道脑电帽采集的,并且分布在各个频带上,因此经过特征提取得到的特征维度过高,造成后续识别模型复杂度过高。对此,通常使用主成分分析(principal component analysis, PCA)对高维特征向量进行降维处理,但是降维维度的取值很难确定。提出了一种基于主成分分析的自适应维度寻优方法,将实验数据集中的高维特征使用主成分分析降维到寻优维数范围内的各个维度,并将各个维度的分类精度绘制成维度—分类精度曲线,通过识别该曲线的“肘部”来确定该实验数据集的最优降维维度,并将该维度应用到同实验的其他实验数据上进行脑力负荷识别。结果表明,该方法可以准确识别出在同实验数据集中通用的最优降维维度,有效提高识别效率。     

改进PCA及其在真空自耗炉故障诊断中的应用

针对过程变量呈均值阶段性变化的一类生产过程,提出了一种新的主成分分析(PCA)故障诊断方法.该方法通过高通滤波对过程变量进行状态变换,扩展系统,然后采用主成分分析方法对扩展系统进行统计建模,并基于该模型进行过程监测和故障诊断.该方法可以克服普通主成分分析不能消除均值变化对所建模型的负面影响,进而提高故障诊断的鲁棒性和灵敏性.将提出的方法在真空自耗电弧炉中进行应用研究,冷却水泄漏故障诊断结果表明,提出的方法是有效的.     

基于核状态空间ICA的非线性动态过程故障检测方法

针对工业过程的非线性和动态特性,提出一种基于核状态空间独立元分析的故障检测方法.采用核规范变量分析法将非线性动态过程数据映射到核状态空间,得到去相关的状态数据.对状态数据的各时延协方差矩阵进行加权求和得到状态数据的时序结构矩阵,进而建立ICA统计模型,从状态数据中提取独立元特征数据,并构造监控统计量检测过程故障.在Tennessee Eastman过程上的故障检测结果表明,相比于传统的基于动态核主元分析的故障检测方法,该方法更加灵敏地检测到故障的发生,提高故障检测率.     

增强的张量鲁棒主成分分析模型及其应用

鲁棒主成分分析（RPCA）是处理图像恢复和背景建模问题的常用模型。针对原始RPCA及其改进模型对输入数据低秩结构的依赖性过强问题，提出一个增强的张量鲁棒主成分分析模型（E-TRPCA）并构造了一个新的增强张量核范数（E-TNN）正则项。E-TNN基于张量数据的低维子空间投影约束其低秩性，可以更真实地反映张量数据的潜在结构，增强模型的泛化性。利用交替方向乘子算法（ADMM）对目标函数进行优化求解，在图像去噪和背景建模上的实验结果表明所提方法在图像恢复效果和运行时间方面要优于当前的其他方法。     

增强的张量鲁棒主成分分析模型及其应用

鲁棒主成分分析(RPCA)是处理图像恢复和背景建模问题的常用模型。针对原始RPCA及其改进模型对输入数据低秩结构的依赖性过强问题,提出一个增强的张量鲁棒主成分分析模型(E-TRPCA)并构造了一个新的增强张量核范数(E-TNN)正则项。E-TNN基于张量数据的低维子空间投影约束其低秩性,可以更真实地反映张量数据的潜在结构,增强模型的泛化性。利用交替方向乘子算法(ADMM)对目标函数进行优化求解,在图像去噪和背景建模上的实验结果表明所提方法在图像恢复效果和运行时间方面要优于当前的其他方法。     

基于支持向量机的N型激波识别技术

超音速目标识别过程中，其产生的N型激波容易与爆炸波混淆在一起，从爆炸波中识别N型激波非常重要。本文提出一种从爆炸波中识别N型激波的技术，通过用5．56mm，7．62mm，12．7mm超音速枪弹做射击试验和TNT炸药爆炸试验，获取N型激波和爆炸波原始数据，进行了特征提取，并采用主成份分析（PCA）方法对特征数据进行压缩处理后，用支持向量机（SVM）方法进行分类识别。结果表明，文中提出的识别方法是可行的和有效的。