分類關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘及其在復(fù)雜工業(yè)過程中的應(yīng)用研究.pdf

1、目前自動化和數(shù)據(jù)庫技術(shù)已經(jīng)滲透到廣泛的工業(yè)生產(chǎn)過程中，在這些過程的實(shí)時數(shù)據(jù)庫中積累了大量的系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，其中蘊(yùn)含了許多與工業(yè)過程控制、參數(shù)優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)管理有關(guān)的信息，它們?yōu)閿?shù)據(jù)挖掘技術(shù)在復(fù)雜工業(yè)過程領(lǐng)域的應(yīng)用提供了廣闊的平臺。 本論文以復(fù)雜工業(yè)生產(chǎn)過程為研究背景，以分類關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法為研究主線，對數(shù)據(jù)挖掘流程中幾個重要階段所包含的具體技術(shù)和內(nèi)容(數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)、探索性分析方法、數(shù)據(jù)挖掘建模及實(shí)施應(yīng)用)分別進(jìn)行了研究。

2、同時結(jié)合實(shí)際工程項目(某冶煉企業(yè)鉛燒結(jié)煙氣WSA制酸過程關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘)，進(jìn)行了具體的實(shí)施和應(yīng)用。 本論文的主要研究工作概括如下， 在數(shù)據(jù)預(yù)處理階段，提出了一種多變量監(jiān)督型離散化(MSD)算法針對工業(yè)過程數(shù)據(jù)的特點(diǎn)(變量多、耦合強(qiáng)、數(shù)據(jù)處理量大)，本論文提出一種多變量監(jiān)督型離散化算法。該算法分兩層實(shí)現(xiàn)：首先利用聚類算法進(jìn)行粗離散化(在該離散化過程中充分考慮了數(shù)據(jù)集中多個條件變量間的相關(guān)信息)；然后運(yùn)用Chi2離散化算法進(jìn)行

3、細(xì)離散化(該離散化過程中充分吸取了數(shù)據(jù)集中的分類信息)。該離散化算法充分利用數(shù)據(jù)集的分布特征和分類信息，實(shí)現(xiàn)了對數(shù)據(jù)集的自動離散化。對比測試分析和實(shí)踐應(yīng)用均證明該算法具有良好的離散化效果。 在建模階段，提出了三種數(shù)據(jù)挖掘模型 (1)提出了一種模糊分類關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘(FCARM)模型在現(xiàn)有分類關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法的基礎(chǔ)上，本論文提出一種模糊分類關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘模型。該模型有如下貢獻(xiàn)：第一，引入一種新的基于距離的支持度定義；第二，將多

4、變量監(jiān)督型離散化算法引入到連續(xù)屬性的離散化過程中，增強(qiáng)了模型的離散化效果。第三，進(jìn)一步將模糊集概念引入模型中，克服了屬性劃分過程帶來的邊界過硬的缺點(diǎn)。最后運(yùn)用此模型對芳烴抽提工業(yè)過程的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行了挖掘。 (2)提出了一種基于模糊分類關(guān)聯(lián)規(guī)則集(fuzzyCARs)的模糊系統(tǒng)構(gòu)建方法在傳統(tǒng)的模糊系統(tǒng)建模過程中，存在兩個較難克服的困難：其一是數(shù)據(jù)對象的輸入空間難以劃分，它集中體現(xiàn)在難以確定每個屬性的劃分區(qū)間數(shù)和相應(yīng)的劃分點(diǎn)；其二為

5、由高維數(shù)據(jù)的采樣稀疏性引起的“維數(shù)災(zāi)難”問題。為解決上述問題，本論文提出一種利用模糊分類關(guān)聯(lián)規(guī)則集進(jìn)行模糊系統(tǒng)構(gòu)建的新方法，通過引入MSD離散化方法以及fuzzyCARs中的有效規(guī)則集，該方法很好地解決了上述兩個困難。最后，相應(yīng)的對比測試結(jié)果也驗證了此結(jié)論。 (3)提出了一種新型的適于工業(yè)過程應(yīng)用的模糊路徑查詢系統(tǒng)前述模型更多地集中于對歷史數(shù)據(jù)的離線分析，為了更好地配合工業(yè)過程自動運(yùn)行的需要，本論文提出一種可以在線運(yùn)行的數(shù)據(jù)挖掘

6、系統(tǒng)：模糊路徑查詢系統(tǒng)。該系統(tǒng)由兩部分組成：規(guī)則庫和查詢系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： (a)可以對當(dāng)前的操作狀態(tài)提供實(shí)時評估。(b)給出當(dāng)前工況下的最“優(yōu)”操作建議。(c)可以實(shí)現(xiàn)眾多查詢功能(相似工況查詢，歷史最佳操作，故障信息等)。(d)系統(tǒng)規(guī)則庫具有自動更新功能。最后，將模糊路徑查詢系統(tǒng)運(yùn)用于PX吸附分離過程。 在實(shí)施應(yīng)用方面，完成了“某冶煉企業(yè)鉛燒結(jié)煙氣制酸過程關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘”項目 在該項目實(shí)施中，通過對鉛燒