基于時段的間歇過程監(jiān)測研究.pdf

1、近年來,隨著過程工業(yè)的不斷發(fā)展,現(xiàn)代社會對多品種、高質(zhì)量的產(chǎn)品的需求越來越迫切。間歇過程以能夠生產(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)計分析方法在建立監(jiān)控模型時僅需收集正常工況下的過程數(shù)據(jù),并且它們在處理高度耦合的高維數(shù)據(jù)時具有顯著優(yōu)勢,因此

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

3、程中的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析,同時深入研究了間歇過程的多時段特性,以解決實際生產(chǎn)問題為根本出發(fā)點(diǎn),提出了自己的研究內(nèi)容,完善并改進(jìn)了多時段間歇過程的在線監(jiān)測和故障診斷等內(nèi)容。本文主要做了如下幾個方面的研究:
　　(1)介紹了針對間歇過程的多變量統(tǒng)計分析技術(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,通過對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)同時考慮了時間延遲,從而在保持了這種方法的優(yōu)點(diǎn)的同時避免了在建立過程監(jiān)測模型時需要大量批次數(shù)據(jù)的問題。
　　(2)針對多時段間歇過程中存在的時段過渡現(xiàn)象,在利用 K-means法進(jìn)行時段劃分的基礎(chǔ)上,考慮了時段間的過渡區(qū)域,提出了基于過渡的軟時段劃分法,該方法按照過程潛在特性隨時間的變化將每個間歇操作批次劃分成多個不同的子時段以及子時段之間的過渡區(qū)域。在對多時段間歇過程進(jìn)行統(tǒng)計建模和在線監(jiān)測之前,先采用正規(guī)化沿批次方向數(shù)