基于改進(jìn)偏最小二乘的過程監(jiān)測方法研究.pdf

1、作為一種數(shù)據(jù)驅(qū)動方法，偏最小二乘(PLS)方法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程的監(jiān)控和故障診斷等領(lǐng)域，并且顯示出了良好的效果和性能?，F(xiàn)代工業(yè)對產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高，這就對于系統(tǒng)模型的精確性和監(jiān)測方法的準(zhǔn)確性提出了更高的要求。傳統(tǒng)的PLS建模、監(jiān)測與診斷方法雖然應(yīng)用廣泛，但其方法本身仍然存在一些問題，阻礙了生產(chǎn)過程的精確建模與準(zhǔn)確監(jiān)測。本文從提高PLS方法建模與監(jiān)測準(zhǔn)確性的角度進(jìn)行了研究，并基于重構(gòu)方法實現(xiàn)了故障診斷，具體的研究內(nèi)容如下：

2、>　　1.本文從公式推導(dǎo)和空間分解的角度對傳統(tǒng)的PLS算法進(jìn)行分析，證明了PLS方法在對輸入與輸出變量的空間進(jìn)行分解建模之后，輸入變量的殘差空間中仍含有與輸出變量相關(guān)的變異，而這一部分變異會對PLS的建模精度與監(jiān)測準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。本文對殘差空間進(jìn)行了處理，在傳統(tǒng)PLS方法的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出與輸出變量相關(guān)的變異的具體表達(dá)式，并證明了殘差中的剩余部分與輸出變量的不相關(guān)性。在證明與推導(dǎo)的基礎(chǔ)上，提出了一種方向PLS(DPLS)算法，并將其推廣到高

3、維空間，運用到非線性過程的監(jiān)測中，得到一種基于方向核PLS(DKPLS)的過程監(jiān)測方法。該監(jiān)測方法與傳統(tǒng)的KPLS監(jiān)測方法相比，對數(shù)據(jù)的解釋更為完全、信息的利用更加充分，有著更準(zhǔn)確的監(jiān)測性能。在電熔鎂爐熔煉過程的建模仿真實驗中，對該監(jiān)測方法與傳統(tǒng)KPLS監(jiān)測方法的監(jiān)測效果進(jìn)行了對比，驗證了該方法在監(jiān)測質(zhì)量變量上的優(yōu)越性。
　　2.在DKPLS監(jiān)測方法的基礎(chǔ)上，本文提出了一種基于DKPLS的故障重構(gòu)方法。該方法通過引入過程中幾種常見

4、故障的數(shù)據(jù)參與過程建模，通過分析與提取故障數(shù)據(jù)的故障主元方向，對故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，得到故障數(shù)據(jù)中的故障方向，然后通過求取的故障方向?qū)收蠑?shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)還原，得到故障數(shù)據(jù)中相對于監(jiān)測統(tǒng)計量的故障部分和正常部分。在線監(jiān)測診斷中，對于新的故障采樣數(shù)據(jù)，使用不同故障的故障方向?qū)ζ渲貥?gòu)還原，根據(jù)其監(jiān)測統(tǒng)計量的變化情況實現(xiàn)對新的故障采樣數(shù)據(jù)的故障診斷。在電熔鎂爐熔煉過程的仿真實驗中，該重構(gòu)診斷方法能夠?qū)收蠈崿F(xiàn)準(zhǔn)確的診斷，證明了該重構(gòu)診斷方法的有效性