基于核主元分析及擴展方法的過程監(jiān)測.pdf

1、對生產(chǎn)過程進行監(jiān)控的目的在于及時有效發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程的非正常情況、保證生產(chǎn)安全、提高產(chǎn)品質(zhì)量的一致性和降低生產(chǎn)成本。適用于多變量工業(yè)過程監(jiān)控的多元統(tǒng)計過程控制(MSPC)方法被認(rèn)為是對異常工況進行檢測和診斷的行之有效的方法。在這些方法中，主元分析(PCA)由于簡單可行得到了廣泛應(yīng)用。然而，由于很多工業(yè)過程具有非線性，這樣就限制了主元分析(PCA)的應(yīng)用。自1998年Sch(o)lkopf在主元分析(PCA)的基礎(chǔ)上提出核主元分析(KPCA)

2、方法，并證明了其故障檢測能力優(yōu)于主元分析(PCA)，基于核的多元統(tǒng)計方法取得了迅速的發(fā)展。近年來，許多基于核主元分析(KPCA)基礎(chǔ)上的改進方法被提出來，這些算法不僅擴大了核主元分析KPCA在工業(yè)過程的控制應(yīng)用范圍，而其提高了在線監(jiān)測的準(zhǔn)確性。本文在前人工作的基礎(chǔ)上，開展了關(guān)于核主元分析方法的研究，主要研究工作如下:
　　1.盡管核主元分析(KPCA)在很多實際的工業(yè)過程得到成功的應(yīng)用，但是測量數(shù)據(jù)除了具有非線性外，還可能具有異常

3、點和多尺度的特性。針對核主元分析的單一尺度特點和它在處理含有異常點測量數(shù)據(jù)缺點。本文將滑動中值濾波技術(shù)和核主元分析引入到多尺度主元分析(MSPCA)，提出一種基于滑動中值濾波的多尺度核主元分析方法(SMF-MSKPCA)，首先利用滑動中值濾波的優(yōu)點，對測量數(shù)據(jù)進行預(yù)處理來去除數(shù)據(jù)中的異常點，進而減少誤報警。再利用小波變換分析數(shù)據(jù)的多尺度性，并將此方法運用于實際的故障檢測中，這樣既提高了對數(shù)據(jù)中細(xì)微、重要變化的檢測靈敏度，又解決了在測量數(shù)

4、據(jù)中含有異常點的情況下，現(xiàn)有多尺度主元分析難以去除因異常點的存在而產(chǎn)生的虛警問題。利用此方法進行的過程監(jiān)控的仿真結(jié)果表明，該方法不僅能大大降低誤報警，還提高了故障檢測的準(zhǔn)確性。
　　2.針對測量數(shù)據(jù)可能既存在多尺度特性又存在時序上的相關(guān)性，于是提出將動態(tài)核主元分析(DKPCA)引入到多尺度核主元分析方法(SMF-MSKPCA)算法中，提出了一種基于滑動中值濾波的多尺度動態(tài)核主元分析方法(SMF-MSDKPCA)的過程統(tǒng)計性能監(jiān)控方