基于改進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)驅動方法，偏最小二乘(PLS)方法已經被廣泛應用于工業(yè)過程的監(jiān)控和故障診斷等領域，并且顯示出了良好的效果和性能?，F(xiàn)代工業(yè)對產品的質量要求越來越高，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用廣泛，但其方法本身仍然存在一些問題，阻礙了生產過程的精確建模與準確監(jiān)測。本文從提高PLS方法建模與監(jiān)測準確性的角度進行了研究，并基于重構方法實現(xiàn)了故障診斷，具體的研究內容如下：

2、>　　1.本文從公式推導和空間分解的角度對傳統(tǒng)的PLS算法進行分析，證明了PLS方法在對輸入與輸出變量的空間進行分解建模之后，輸入變量的殘差空間中仍含有與輸出變量相關的變異，而這一部分變異會對PLS的建模精度與監(jiān)測準確性產生影響。本文對殘差空間進行了處理，在傳統(tǒng)PLS方法的基礎上推導出與輸出變量相關的變異的具體表達式，并證明了殘差中的剩余部分與輸出變量的不相關性。在證明與推導的基礎上，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)測效果進行了對比，驗證了該方法在監(jiān)測質量變量上的優(yōu)越性。
　　2.在DKPLS監(jiān)測方法的基礎上，本文提出了一種基于DKPLS的故障重構方法。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對故障數(shù)據(jù)進行重構還原，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對其重構還原，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，該重構診斷方法能夠對故障實現(xiàn)準確的診斷，證明了該重構診斷方法的有效性