面向过程监控的非线性特征提取方法研究

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunyiyuki
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着现代科学技术的发展,流程工业的规模越来越庞大,过程工艺越来越复杂,自动化程度也越来越高。与此同时,人们对工业生产的安全问题、节能减排问题、产业结构优化问题的关注度也在不断提升。传统的过程监控、生产优化和在线测量方案很多是基于机理模型建立的,机理模型具有精确度高、可解释性强等优点,但在实际使用中,由于系统的复杂程度过高而难以获得严格、完整、科学的机理模型,加之测量数据不可避免存在着误差,系统也很难不受随机扰动和噪声的干扰,这些都极大地影响了机理模型准确性的发挥。另一方面,随着计算机科学技术的发展,人们可以比以往任何时候更便捷地获得和存储规模庞大的过程数据,进行比以往任何时候更复杂的科学计算和更快速的数据库检索,这一切都为基于“数据驱动”方式的建模、仿真和优化提供了硬件保障,而统计科学的发展也为之奠定了坚实的理论基础。本文所关注的内容正是在这样的背景下,研究面向过程监控的非线性特征提取方法。文中所使用的术语“特征提取”是基于数据驱动的任务之一,如果研究对象是数据,则其目标为从原始的、繁芜复杂的数据中获取有价值的反应系统本质特征的信息,一般所获得的数据是原始信息的更低维表示;如果研究对象为输入输出的关系,则特征提取的结果是得到表征此种关系的模型。可见获取本质特征的过程既可看作对原系统进行建模,也可作为数据预处理步骤而存在,该步骤为后续建模提供更简约的数据集从而在降低模型复杂度的同时获得更精确的计算结果。具体而言,本文结合工业过程数据的特点,进行了以下几方面研究:1.研究了经典的线性特征提取算法主成分分析法,以及极限学习机神经网络,用于故障诊断中的故障识别。2.提出一种基于核映射的支持向量回归软测量模型,并应用于乙烯聚合反应过程的关键变量测量。3.提出基于主曲线和多项式最小二乘的软测量算法,用于二氯乙烷精馏过程的关键流股含水量预测。4.利用主曲线技术买现过程监控并在CSTR过程等仿真数据集上取得了理想的结果。5.此外,本文还介绍了多种人工神经网络方法以及它们的若干典型应用,并将之作为和本文所提算法对比的参照。本文的创新性工作主要体现在:1.用极限学习机分类器进行故障识别时,提出多路学习机表决策略,从而在不增加训练时间的前提下提高分类结果的稳定性。2.用支持向量回归进行软测量预测建模时,通过粒子群优化算法估计得到相关模型参数,并对标准的PSO算法进行改进以降低陷入局部极值的风险,提出PSO-SVR模型。3.建立了基于主曲线的非线性偏最小二乘模型,应用于软测量预测。在建模时引入相关性增强因子使得主曲线的提取过程能兼顾输入输出间的最大相关性,从而体现PLS的理念。4.在主曲线用于监控的应用中,借鉴了多尺度主成分分析的做法,即对小波分解系数进行主曲线建模,提出了基于多分辨率分析的“多尺度主曲线”算法。5.在主曲线用于监控的应用中,摈弃神经网络模拟映射关系的传统做法,而代之以插值计算,这样,既避免了神经网络的复杂计算和结果不确定性,又将运算负荷从偏重于建模阶段转变成建模和计算阶段分摊。
其他文献
EAST氦低温系统是EAST(Experimental Advanced Super-conducting Tokamak)先进超导托卡马克实验装置重要子系统之一;4台氦透平膨胀机又是EAST氦低温系统的核心部件。文中主要
目的:探讨nm23蛋白在喉癌中的表达及其与血管生成和转移的关系.方法:通过免疫组化SP法对42例喉癌患者标本中nm23蛋白表达及微血管密度(microve-ssedensity,MVD)进行了检测.结
硬膜外麻醉系将局麻药注入硬脊膜外间隙,使一定区域(截段)内脊神经阻滞,适用于下肢、下腹部和盆腔以及上腹部的某些手术,临床发现较多病人在麻醉过程中出现寒战现象。我们通过预防
目的探讨长春西汀联合奥扎格雷治疗急性脑梗死的临床效果。方法将2016年1月至2017年7月98例急性脑梗死患者根据数字表法分对照组和联合治疗组。对照组采用奥扎格雷钠治疗,联
消化道内镜检查术是目前诊断、治疗消化道疾病最常用和最可靠的方法。然而,以往内镜仅在咽喉部表面麻醉(胃镜)或未予麻醉(肠镜)下进行,病人多有紧张、焦虑和恐惧以及咽喉不适、咳嗽
神经网络是分类方法研究的一个主要方向,然而,在传统神经网络方法中,存在着训练算法复杂、易陷入局部最小等问题,影响了方法的性能,制约着其应用效果。为此,引入一种新型神经
目的探讨预防产妇产后出血的效果。方法从本院妇产科收治的产妇中抽选140例作为临床研究对象。采用随机数字表法对产妇进行分组:对照组70例,采用缩宫素肌肉注射预防产后出血;
[摘要] 本文針对融资结构与资本结构两个易于混淆的概念,笔者从概念、研究对象、研究目的、研究方法以及未来的研究方向五个视角分析了二者的不同。  [关键词] 融资结构 资本结构 研究视角    企业的资金主要来源于两个方面,即负债和所有者权益。融资结构与资本结构虽然都是研究企业两种资金来源的比例关系,即负债对所有者权益的比例,但二者存在一定的不同,主要表现如下:  一、概念不同  融资结构是指企业全
本研究采用随机扩增多态DNA(RAPD)技术,比较了在安徽宣城发现的黄色、金黄色果实红豆杉和普通红色果实红豆杉的遗传多样性。通过提取3种样品DNA,对20个10 bp随机RAPD引物进行