可变窗自适应核主元分析的化工过程故障诊断算法

针对核主元分析法(KPCA)处理非线性时变化工过程故障诊断易产生误报的问题,提出一种基于可变窗技术的快速自适应核主元分析(AKPCA)故障诊断算法.该算法在过程监控中当大量的数据块来临时,分别对KPCA模型进行迭代更新和复旧处理,通过计算SPE和T2统计量来调节滑动窗的尺寸,从而实现KPCA模型的进一步更新,克服了传统的自适应KPCA方法只能够处理某个时刻的一个观察点数据的缺点,能够有效地排除异常样本影响,从而提高时变过程性能检测的准确性.将该方法应用于酮苯脱蜡过程的监控中.与KPCA、滑动窗KPCA(MWKP-CA)的监测性能进行比较,仿真结果表明该方法能够很好地降低过程故障的误报率,对非线性时变的化工过程具有更可靠的检测性能.     

基于免疫核主元分析的故障诊断方法

针对核主元分析(KPCA)中的复杂运算和故障分离问题,提出一种基于免疫核主元分析(immune-KPCA,IKPCA)的故障诊断方法.该方法使用小波变换技术对数据进行预处理,然后利用基于克隆选择原理的免疫算法对建模数据进行压缩,提取特征样本建立核矩阵以降低运算复杂程度.在IKPCA监控统计量检测到故障后,基于灵敏度分析思想构造贡献图分离故障变量.在连续搅拌反应釜(CSTR)仿真过程上的应用结果表明,本文提出的方法能够显著地降低核矩阵的计算量,比传统的PCA、KPCA方法更有效地检测过程故障,而且能够正确地识别故障变量.     

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KPCA和LSSVM的氧化铝粉流量预测

针对氧化铝粉流量需在线精确测量,在线分析仪表成本较高和测量滞后的问题,提出了一种将核主元分析(KPCA)和最小二乘支持向量机(LSSVM)两种方法相结合的软测量混合建模方法,通过核主元分析(KPCA)提取数据非线性主元,并利用最小二乘支持向量机(LSSVM)建立氧化铝粉流量预测模型,预测结果表明该模型具有更好的非线性数据处理能力,运算速度快、跟踪性能好以及泛化能力强等优点,能满足氧化铝粉流量的在线测量要求.     

KPCA-KPLS方法在pH中和过程建模中的应用

针对化工过程中的具有严重非线性、不确定性、时变性的复杂pH中和过程系统建模问题,提出一种基于核主元分析(KPCA)与核偏最小二乘(KPLS)相结合的建模方法.在高维特征空间内,该方法通过KPCA有效地提取输入数据的非线性主元,利用KPLS方法将输入变量投影在潜在变量上,再用输入与输出变量之间的协方差信息提取潜在特征建立pH中和过程模型.为验证其有效性,将KPCA-KPLS方法应用到弱酸强碱中和过程、强酸强碱中和过程实例中,并与核偏最小二乘、核主元分析_支持向量机(KPCA-SVM)、核极限学习机(KELM)、极限学习机(ELM)、最小二乘支持向量机(LSSVM)、SVM等方法进行比较.实验结果表明:KPCA-KPLS方法具有很高的动态建模精度.     

基于核主元分析的湿法烟气脱硫系统的故障诊断

提出一种基于核主元分析(KPCA)的故障诊断方法,通过提取集成算子与非线性核函数计算后映射到高维空间的主元成分,有效地捕捉过程变量的非线性关系.对华能福州电厂烟气脱硫过程采集的数据进行传感器完全失效、偏差等故障实验仿真,结果表明,KPCA具有很好的故障诊断能力.     

基于差分进化和核主元分析的燃气轮机故障检测

燃气轮机气路部件的状态检测参数具有极强的非线性,其故障特征难以提取,而利用传统核主成分分析(KPCA)进行故障检测难以对核参数进行科学取值,从而降低故障检测的准确性.针对该问题,论文提出了基于优化混合核的核主元分析故障检测算法(DE-KPCA).首先建立动态权值混合核函数,通过调节核函数的权重比实现全局映射和局部映射优化组合.以样本检测精度作为优化目标,对混合核参数进行逐次优化.最后构造了基于优化混合核函数的主元异常状态检测方法,实现对燃气轮机气路故障的在线检测.本文通过对双轴涡喷发动机气路故障仿真的验证,证明了该方法相较传统KPCA检测,能够实现核参数的科学取值且对燃气轮机气路故障检测具有更高的准确性和实用性.     

动态核概率主元分析模型及其应用

核概率主元分析(kernel probabilistic principal component analysis,KPPCA)能够有效去除过程的非线性.但是KPPCA仅构造了生产过程的静态线性关系,处理具有较强动态特性的实际工业生产过程效果较差.为克服上述缺点,提出一种基于动态KPPCA的过程监测方法,利用核函数将经过压缩的动态增广数据映射到高维空间,然后利用PPCA对满足线性关系的过程变量映射值进行监测.仿真结果表明:该方法监测指标对故障的灵敏度高,误报率和漏检率较小,故障状况与正常状况很明显的分离开来.     

基于KPCA-LSSVM的丁苯橡胶聚合转化率软测量

针对丁苯橡胶聚合转化率需在线实时预测,考虑实际工况的复杂性,首先采用具有较强非线性特征提取能力的核主元分析(KPCA)对数据进行前期处理,然后将其结果作为具有学习速度快、泛化能力强的最小二乘支持向量机(LSSVM)的输入,并以交叉验证法对LSSVM参数寻优,从而获得丁苯橡胶聚合转化率软测量模型.经采用工业现场数据仿真研究,聚合转化率预测绝对误差大于1.5的比例小于样本总数的10%,说明该模型预测精度能满足生产要求.     

结合非线性频谱和核主元分析的机器人用RV减速器故障诊断

针对机器人用RV减速器故障诊断准确率低问题,采用基于非线性输出频率响应函数频谱与核主元分析(KPCA)相结合的方法诊断RV减速器故障。利用RV减速器性能测试平台采集减速器在正常状态和故障状态下的输入和输出数据;采用批量估计算法得到每种状态下的前4阶频谱值,将其作为故障特征送入KPCA进行压缩,通过设置主元累计贡献率将400维数据压缩至5维;将KPCA生成的低维数据送入支持向量机分类器进行训练和测试。试验结果表明:与仅把振动信号时域或频域作为数据集进行故障诊断的方法相比,所提方法的故障诊断准确率分别提升了27.50%和8.34%,达到了96.67%,所提方法在RV减速器的故障诊断上有效。     

基于核主元分析和动态递归模糊神经网络的软测量建模

针对软测量建模过程中的误差数据剔除、特征提取,及模型的动态辨识问题,提出基于核主元分析和动态递归模糊神经网络软测量建模方法.首先,利用样本间马氏距离进行样本相似程度分析,去除样本中错误数据以确保数据质量;然后利用核主元分析提取系统的非线性主元,作为动态递归模糊神经网络的输入;最后利用新样本数据训练动态递归模糊神经网络.将该方法应用于赖氨酸发酵过程的产物浓度预测,仿真结果表明该方法具有较高的预测精度,满足现场测量要求.     

基于改进的KPCA的TOFD图像缺陷识别方法

针对TOFD D扫描图像缺陷提出一种新的缺陷识别方法.该方法首先采用KPCA(核主元分析算法)进行特征提取,并采用微粒群算法(PSO)自动优化核参数δ,最后用SVM分类器完成特征识别.在134幅TOFD缺陷图像中,分别采用(PCA+SVM)、(KPCA+SVM)和(PSO-KPCA+SVM)三种方法进行试验,试验结果表明,所提出的方法识别正确率更高.     

基于核函数PCA的非线性过程实时监控方法

为了克服基于主元分析的过程监控方法非线性处理能力弱的缺点和降低基于非线性主元分析的过程监控方法的计算复杂度,提出了将核函数PCA监控方法用于复杂工业过程实时监控系统的开发研究,并讨论了核函数参数选择对系统性能的影响。核函数PCA能有效地提取过程变量的非线性关系,而且计算复杂度低,便于在线实施。仿真结果表明该方法是一种有前途的复杂过程非线性实时监控技术。     

基于核主成分空间支持向量机的过程监视方法

为了有效改进支持向量机(SVM)在工业过程中的故障检测性能,提出一种基于核主成分空间支持向量机的过程监视方法。首先,运用核主成分分析方法(KPCA)处理数据,获取数据的核主成分,在核主成分空间计算Hotelling′s T²统计量;然后,在T²统计量基础上加入时滞特性和时差特性,并将三者组合成增广矩阵,运用正常数据和故障数据的增广矩阵训练SVM模型;最后,运用SVM模型对测试数据进行分类,实现对故障的有效检测。将本研究方法应用于非线性数值例子和田纳西-伊斯曼工业过程中,与PCA、KPCA、传统的SVM和KPCA-LSSVM方法作比较,进一步验证了该方法的有效性。     

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.     

基于KPCA和模糊物元模型的公交运营质量综合评价

优先发展公交是缓解交通拥堵、提高人民群众生活品质的必然要求.建立合理的公交线路运营质量评价体系将促进公交行业的管理机制发展,为提高城市公交水平提供依据.将核主成分分析法(KPCA)与模糊物元模型相结合,针对公交运营特点构建综合评价模型.采用KPCA对原始线路运营数据进行降维处理,提取具有代表性的指标值避免过多效用低的影响因素,得到相应权重.然后采用模糊物元法来对公交线路运营质量进行评级,克服传统评价方法对所有实测样本过度依赖的弊端.最后将此方法用于汕尾市12条在开线路的评级,计算结果表明该方法对公交线路运营质量评价具有实用性和合理性.     

基于KPCA和离散Walsh变换的改进过程神经网络建模

针对过程神经网络在输入维数较高时存在时间代价过大的缺点,提出了基于核主元分析(KPCA)和离散Walsh变换的改进过程神经网络算法(IPNN-KPW)。该算法结合KPCA和离散Walsh正交基变换,减少了过程神经网络的输入计算代价;引入动量因子和自适应学习率,加速了网络收敛并有效地抑制了网络震荡。应用该算法对聚合反应中聚丙烯腈平均分子量建模,仿真实验结果验证了该算法的有效性,它能以较少的时间代价得到较高的模型精度。     

基于动态核PCA的复杂废水处理过程在线故障检测

为了克服废水处理过程具有较强的非线性及动态特性,研究了基于主成分分析(principal component analysis,PCA)的在线故障检测.首先在PCA的基础上引入核函数,构造核主成分分析(kernel principal component analysis,KPCA)来优化模型结构,再通过嵌入动态模型来...     

基于p范数的QR-KPCA人脸识别算法

KPCA是重要的非线性特征提取的人脸识别方法,但对较大规模训练数据库,会因核矩阵K过大,计算代价高而不能有效实现,并且使用传统欧式距离度量很难大幅提升识别率。本研究提出了将基于QR分解的PCA推广到KPCA上且应用p范数度量来解决这一问题的方法,即:首先采用选主元的Cholesky分解得到核矩阵K的低秩近似,然后对小规模矩阵H进行QR分解,经过一些推导得到中心化核矩阵的特征向量,实现了KPCA的非线性特征提取,在分类识别阶段,本研究突破传统欧氏距离度量的局限,将p范数作为度量相似性的方法,在ORL和AR人脸数据库中做了大量相关实验,并且分别研究了p的取值对基于QR分解的主成分分析(QR-PCA)和核主成分分析(QR-KPCA)算法的识别率的影响,实验结果表明,这种p范数意义下的QR-KPCA处理人脸识别问题有很高的识别率。     

基于动态核主元分析的电缆接头故障检测方法

针对环网柜电缆接头故障发生前后时刻的时间相关性较强,且故障的发生是一个非线性过程,将动态核主元分析应用于环网柜电缆接头故障检测并建立故障检测模型.该模型可以在解决非线性变量难以分离的同时提取变量之间的动态自相关特性,并通过建立动态核主元在线监测模型及时检测故障的发生.最后对采集的环网柜电缆接头故障数据进行实验分析,实验结果证明所提方法能有效地检测出环网柜电缆接头故障的发生,且检测精度和误报率均优于之前的算法.