基于多批次數(shù)據(jù)張量特征分析的間歇過程分段方法研究.pdf

1、間歇過程，又稱批次過程，是指將有限的物料、按規(guī)定的步驟順序運(yùn)行，得到少量產(chǎn)品的加工過程，可以很好地滿足產(chǎn)品定制化、復(fù)雜化、批量化的要求，近年來被廣泛應(yīng)用于生物制藥，食品及半導(dǎo)體加工等領(lǐng)域。實(shí)際間歇生產(chǎn)過程操作狀態(tài)會(huì)隨著時(shí)間、步驟的變化發(fā)生轉(zhuǎn)變，呈現(xiàn)多時(shí)段特性，若要獲得準(zhǔn)確、可靠的過程監(jiān)測(cè)模型，需要首先將間歇過程劃分為不同時(shí)段，再分別對(duì)其進(jìn)行建模，使得各時(shí)段獨(dú)特的過程特性得到準(zhǔn)確描述，因此，研究間歇過程時(shí)段劃分方法對(duì)提高間歇過程統(tǒng)計(jì)建模精

2、度及故障檢測(cè)可靠性具有重要的意義。
　　本文在分析間歇過程多時(shí)段特性和數(shù)據(jù)三維特征的基礎(chǔ)上，研究間歇過程時(shí)段劃分方法，提出了一種基于張量特征分析的間歇過程時(shí)段劃分方法。首先構(gòu)造間歇過程三維數(shù)據(jù)集，利用PARAFAC2可以對(duì)間歇過程數(shù)據(jù)進(jìn)行三維不展開建模的優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建基于PARAFAC2的間歇過程時(shí)間片和時(shí)間塊模型，選取預(yù)測(cè)誤差平方和(SPE)統(tǒng)計(jì)量對(duì)模型過程特性進(jìn)行準(zhǔn)確描述，并用核密度估計(jì)獲取SPE控制限;然后給出一種時(shí)段劃分規(guī)則，

3、通過對(duì)比時(shí)間片和時(shí)間塊模型控制限的差異判斷時(shí)段劃分點(diǎn)所在位置;最后利用時(shí)段評(píng)價(jià)劃分指標(biāo)(PPCI)對(duì)時(shí)段劃分結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，自適應(yīng)獲取最優(yōu)解。所提方法保留了間歇過程三維結(jié)構(gòu)特征和數(shù)據(jù)的完整性，深入考慮了間歇過程實(shí)際運(yùn)行的時(shí)序性，提高了時(shí)段劃分的準(zhǔn)確性。
　　利用青霉素發(fā)酵過程對(duì)本文所提基于PARAFAC2的間歇過程時(shí)段劃分方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，研究結(jié)果表明，所提方法可以有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)間歇過程的時(shí)段劃分，避免了由于對(duì)三維過程數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行展開