基于時(shí)段的間歇過(guò)程監(jiān)測(cè)研究.pdf

1、近年來(lái),隨著過(guò)程工業(yè)的不斷發(fā)展,現(xiàn)代社會(huì)對(duì)多品種、高質(zhì)量的產(chǎn)品的需求越來(lái)越迫切。間歇過(guò)程以能夠生產(chǎn)小批量、高附加值的產(chǎn)品而得到了廣泛關(guān)注,目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、聚合物反應(yīng)、染料、金屬加工、生物制品等精細(xì)化工生產(chǎn)中。作為現(xiàn)代工業(yè)中的一種重要的生產(chǎn)方式,間歇生產(chǎn)過(guò)程的安全性和可靠性以及最終的產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。多變量統(tǒng)計(jì)分析方法在建立監(jiān)控模型時(shí)僅需收集正常工況下的過(guò)程數(shù)據(jù),并且它們?cè)谔幚砀叨锐詈系母呔S數(shù)據(jù)時(shí)具有顯著優(yōu)勢(shì),因此

2、越來(lái)越受到研究人員的青睞。將多變量統(tǒng)計(jì)分析方法應(yīng)用于間歇過(guò)程的統(tǒng)計(jì)建模及在線監(jiān)測(cè)等方面已經(jīng)成為廣泛的研究課題。不同于連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程,在間歇生產(chǎn)過(guò)程中數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系以及過(guò)程動(dòng)態(tài)的變化情況要復(fù)雜的多。一個(gè)操作批次被分為若干子時(shí)段,不同的子時(shí)段具有不同的數(shù)據(jù)特征和過(guò)程相關(guān)特性,因此,針對(duì)多時(shí)段間歇過(guò)程的多變量統(tǒng)計(jì)分析更具挑戰(zhàn)性。需要在關(guān)注整個(gè)過(guò)程的運(yùn)行狀況的同時(shí)深入分析每個(gè)子時(shí)段的潛在過(guò)程特性。
　　本論文對(duì)多變量統(tǒng)計(jì)分析方法在間歇生產(chǎn)過(guò)

3、程中的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析,同時(shí)深入研究了間歇過(guò)程的多時(shí)段特性,以解決實(shí)際生產(chǎn)問(wèn)題為根本出發(fā)點(diǎn),提出了自己的研究?jī)?nèi)容,完善并改進(jìn)了多時(shí)段間歇過(guò)程的在線監(jiān)測(cè)和故障診斷等內(nèi)容。本文主要做了如下幾個(gè)方面的研究:
　　(1)介紹了針對(duì)間歇過(guò)程的多變量統(tǒng)計(jì)分析技術(shù),深入研究了該技術(shù)的基本原理和數(shù)據(jù)預(yù)處理方法,通過(guò)對(duì)目前較為常用的幾種數(shù)據(jù)預(yù)處理方法進(jìn)行分析和比較,找出了其中存在的不足。提出了一種正規(guī)化沿批次方向數(shù)據(jù)展開法,該方法以沿批次方向數(shù)據(jù)

4、展開為基礎(chǔ)同時(shí)考慮了時(shí)間延遲,從而在保持了這種方法的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)避免了在建立過(guò)程監(jiān)測(cè)模型時(shí)需要大量批次數(shù)據(jù)的問(wèn)題。
　　(2)針對(duì)多時(shí)段間歇過(guò)程中存在的時(shí)段過(guò)渡現(xiàn)象,在利用 K-means法進(jìn)行時(shí)段劃分的基礎(chǔ)上,考慮了時(shí)段間的過(guò)渡區(qū)域,提出了基于過(guò)渡的軟時(shí)段劃分法,該方法按照過(guò)程潛在特性隨時(shí)間的變化將每個(gè)間歇操作批次劃分成多個(gè)不同的子時(shí)段以及子時(shí)段之間的過(guò)渡區(qū)域。在對(duì)多時(shí)段間歇過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)建模和在線監(jiān)測(cè)之前,先采用正規(guī)化沿批次方向數(shù)