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文檔簡介
1、近年來,隨著現(xiàn)代社會對多品種、多規(guī)格和高質(zhì)量產(chǎn)品迫切的市場需求,工業(yè)生產(chǎn)更加倚重于可以生產(chǎn)多種產(chǎn)品的高效過程,并且生產(chǎn)運(yùn)行的安全性、可靠性已成為工程人員關(guān)注的焦點(diǎn)。但是,過程生產(chǎn)方案的變動或者產(chǎn)品類型的改變會導(dǎo)致生產(chǎn)過程出現(xiàn)具有不同潛在過程特性的多種模態(tài)。多模態(tài)復(fù)雜過程的多變量、多工序、變量時變性、以及模態(tài)轉(zhuǎn)換時間不確定等多種原因,導(dǎo)致面向多模態(tài)生產(chǎn)過程的統(tǒng)計分析及在線應(yīng)用更具挑戰(zhàn)性。
多模態(tài)生產(chǎn)的過程特性復(fù)雜,數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特征
2、亦更為豐富。本文基于多元統(tǒng)計方法,既考慮穩(wěn)定模態(tài)過程監(jiān)測,又針對穩(wěn)定模態(tài)間的過渡模態(tài)的本身特點(diǎn),建立過渡模態(tài)監(jiān)測模型。同時還從實際出發(fā),全面考慮多元統(tǒng)計方法在多模態(tài)過程應(yīng)用時需要解決的幾個重點(diǎn)問題,譬如:數(shù)據(jù)分類、模態(tài)識別、特征提取等,提出一套系統(tǒng)解決多模態(tài)復(fù)雜工業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)測的方案。
1.模態(tài)的識別。數(shù)據(jù)模態(tài)識別是對沒有模態(tài)指示信息的數(shù)據(jù)進(jìn)行類別劃分。無論是離線建模還是在線監(jiān)測,識別出生產(chǎn)數(shù)據(jù)對應(yīng)的模態(tài)信息,是整個多模態(tài)過程
3、監(jiān)測中的關(guān)鍵問題。針對離線模態(tài)識別的問題,利用變長度滑動窗口有詳略地提取過程特征,結(jié)合一定的過程知識,有效的實現(xiàn)了對穩(wěn)定模態(tài)和過渡模態(tài)的劃分;針對在線模態(tài)識別的問題,從大量歷史數(shù)據(jù)中挖掘隱藏的經(jīng)驗知識,結(jié)合過程的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài),有效解決了對在線數(shù)據(jù)對應(yīng)模態(tài)類型的識別問題。
2.穩(wěn)定模態(tài)的統(tǒng)計建模。針對穩(wěn)定模態(tài)的數(shù)據(jù)特點(diǎn),提出一種基于數(shù)據(jù)分布特性的穩(wěn)定模態(tài)建模方法。該方法將數(shù)據(jù)分為高斯數(shù)據(jù)、非高斯數(shù)據(jù)以及既含有高斯信息又含非高斯信
4、息的混合數(shù)據(jù),可以根據(jù)數(shù)據(jù)的分布特性,自動選擇對應(yīng)的統(tǒng)計方法準(zhǔn)確描述過程信息,更準(zhǔn)確的實現(xiàn)了穩(wěn)定模態(tài)的過程監(jiān)測。
3.過渡模態(tài)的統(tǒng)計建模。與穩(wěn)定模態(tài)相比,過渡模態(tài)具有動態(tài)的過程特性,變量及變量相關(guān)關(guān)系均呈現(xiàn)一種變化趨勢。根據(jù)過渡模態(tài)其自身的特點(diǎn),利用能夠充分反映過渡過程動特性的多批次過渡生產(chǎn)數(shù)據(jù),分析數(shù)據(jù)的相對變化信息,實現(xiàn)過渡過程的動態(tài)特征提取,提出了多段子模型聯(lián)合的建模方法準(zhǔn)確描述過渡模態(tài)的動態(tài)特性,進(jìn)而有效的解決了過渡模
5、態(tài)監(jiān)測的難題。
4.新模態(tài)的添加。操作條件或生產(chǎn)環(huán)境的改變會導(dǎo)致生產(chǎn)過程中出現(xiàn)新的運(yùn)行模態(tài),為了提高過程監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)的適應(yīng)性能,需要及時添加未建模的新模態(tài)監(jiān)測模型。利用過程數(shù)據(jù)信息、過程監(jiān)測指標(biāo)變化以及專家知識相結(jié)合的方法實現(xiàn)故障模態(tài)和新模態(tài)的區(qū)分,然后利用有限的建模數(shù)據(jù),建立粗略的新模態(tài)過程監(jiān)測模型,解決了由于未建模新模態(tài)無法監(jiān)測導(dǎo)致生產(chǎn)質(zhì)量無法保障的問題;同時根據(jù)不斷積累的新模態(tài)數(shù)據(jù),實現(xiàn)對新模態(tài)模型的更新,進(jìn)而達(dá)到
6、能夠準(zhǔn)確描述新模態(tài)特性的目的。
5.系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)。結(jié)合前面提出的模態(tài)識別和建模方法,提出了多模態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框架及主要功能,以連續(xù)退火機(jī)組生產(chǎn)過程為例,設(shè)計開發(fā)一個具有模態(tài)識別、過程監(jiān)測、故障診斷及歷史故障查詢等幾部分功能的實驗系統(tǒng),用于算法的驗證、完善與實施。
上述方法針對多模態(tài)復(fù)雜工業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)測及故障診斷的關(guān)鍵科學(xué)和共性技術(shù)問題,提出了有效的穩(wěn)定模態(tài)與過渡模態(tài)的在線與離線識別方法,以及穩(wěn)定模態(tài)與過渡模態(tài)
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