基于LSTM-DAE的化工故障诊断方法研究

现代化工过程愈加精密化、复杂化,使得化工过程数据呈现高度非线性、强耦合等特点,传统的故障诊断模型难以学习此类数据的有效特征表示,且无法挖掘隐含的时间序列信息。针对上述问题,提出了一种长短期记忆（long short-term memory,LSTM）网络与降噪自编码器（denoising auto-encoder,DAE）结合的LSTM-DAE化工故障诊断方法,用基于LSTM的特殊编码方式代替传统DAE模型的全连接网络编码方式,并结合高斯噪声处理和全连接网络解码层,搭建出基于LSTM-DAE的特征提取模型,最后由Softmax分类器输出故障诊断结果。该方法结合了DAE与LSTM的优点,确保了编码特征获取的有效性。使用田纳西-伊斯曼（Tennessee-Eastman,TE）过程数据设计所提方法与其他5类模型的对比实验,实验结果表明：在多故障诊断效果上,基于LSTM-DAE的化工故障诊断方法的训练集正确率达到了96.02%,测试集正确率达到了97.31%,平均误报率仅为0.65%,平均漏检率仅为3.19%,在6类模型中为最优;在单故障诊断效果上,基于LSTM-DAE的化工故障诊断方法能够提高对故障14的分辨能力,并缩短对故障18的检测延迟时间,有效降低了漏检率,表明所提方法能够在实际化工过程中进行有效的故障诊断。