基于鲁棒最小二乘支持向量机的齿轮磨损预测

为了降低包含噪声的现场齿轮磨损数据对最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)模型稳健性的影响,采用迭代鲁棒最小二乘支持向量机(iteratively robust least squares support vector machine,IRLSSVM)对齿轮磨损数据进行建模和预报.首先,增加权函数迭代次数以保证建模过程的鲁棒性;然后,将具有全局搜索的耦合模拟退火(coupled simulated annealing,CSA)与局部优化的单纯形法(simplex method,SM)相结合的方法用于优化IRLSSVM模型超参数,进而采用鲁棒交叉验证作为CSA-SM算法拟合目标函数,提高IRLSSVM模型超参数优化过程的鲁棒性;最后,利用K727840ZW变速箱现场齿轮磨损数据进行了数值实验,结果验证了所提出方法的有效性.     

基于鲁棒ICA-PCA的TE故障诊断*

针对复杂工业过程混合分布的问题,提出了鲁棒ICA-PCA(Independent Component Analysis-Principal Component Analysis, ICA-PCA)的故障诊断的新方法。由于实际工业过程数据不可避免的带有大量干扰,为降低数据粗差的影响,首先采用小波去噪算法提高建模数据质量,然后利用鲁棒ICA-PCA算法提取过程的非高斯和高斯信息,并构建了三个统计量进行故障的监控。最后把上述方法应用到田纳西-伊斯曼(Tennessee Eastman,TE)化工过程。仿真结果表明,相比于传统PCA算法、ICA-PCA等算法,鲁棒ICA-PCA方法能够有效的检测故障的发生,该方法具有较好的鲁棒性和灵敏性。     

状态空间模型基于正交梯度搜索的预报误差辨识

提出状态空间模型的正交梯度搜索的预报误差辨识方法.通过极小化输出预报误差而获得系统的参数估计,提出了在观测等价类相切面正交子空间进行参数更新的实现方法,从而解决了全参数化引起的状态空间模型参数非唯一性问题;给出了融合预报误差局部线性逼近性能的正则化因子自适应确定方法,揭示了算法复杂度与系统的能控性、能观测性的内在联系.仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

基于深度残差网络的化工过程故障诊断

本工作提出了一种基于深度残差网络(DRN)的化工过程故障诊断方法，可从大量化工过程运行数据中自动提取故障特征。模型采用快捷连接缓解传统深度神经网络训练困难的问题，且使用批归一化(BN)方法，可有效缓解梯度消失/爆炸的问题。以田纳西?伊斯曼(TE)过程为实验对象对所提方法进行诊断性能评价实验，并与以往的基于传统深度学习模型的TE过程故障诊断方法进行对比，进一步探究了模型层数、BN技术和残差结构对故障诊断率的影响，最后，通过t分布随机邻域嵌入(t-SNE)方法对网络部分层的输出进行可视化。结果表明，模型对21种工况取得了94%的平均故障诊断率和0.30%的平均假阳率，表现出更加卓越的诊断性能。输出层的二维散点图显示了清晰的聚类，表明所提出的DRN模型能够对故障进行准确诊断。     

多级神经网络的轴承故障诊断研究

针对工业生产中轴承故障发生率高、危害大、不易察觉等问题,提出一种由改进的感知器、动态路由算法和随机优化算法集成的多级神经网络故障诊断模型。通过随机等间隔无重复采样的方式对轴承振动信号数据库进行扩充,并根据故障类型做好对应标签;通过改进的多层感知器提取故障特征,由动态路由算法对所提取特征进行预测分类,进而由损失函数得出分类误差,在误差反向传播中由自适应学习速率算法筛选学习速率,并由随机优化算法（Adam）更新权值以优化网络模型。最后进行轴承故障分类的数值仿真实验,结果表明该故障诊断模型能实现高精度轴承故障诊断与分类。     

基于LabVIEW与Matlab的TE过程监控系统设计

针对TE模型可视化效果不佳的问题,基于LabVIEW、Matlab与My SQL开发了TE过程仿真系统。仿真系统采用LabVIEW设计搭建了复杂、友好的系统图形界面;Simulink作为后台引擎,运用Matlab平台设计TE过程的故障监控算法,My SQL作为后台数据库存储实验结果。实现了TE过程的实时趋势显示、故障报警、历史数据记录及故障报警等功能模块。通过该仿真完成TE基本工况、内置故障、添加扰动及多工况等模式的仿真测试和故障诊断。该仿真平台已进入实验室应用阶段,为研究化工过程控制等复杂系统的故障诊断提供了良好的应用平台。     

状态空间双线性系统的极大似然辨识

提出了状态空间双线性系统的极大似然辨识方法。得到了以输入-输出序列为条件概率的似然函数解析表达式,推导了极大化似然函数的参数矩阵计算公式,给出适用于双线性系统状态估计的改进卡尔曼滤波方法,以及辨识系统参数的迭代估计算法。最后进行了数值仿真,结果说明了该方法的有效性。     

基于改进核主元和支持向量数据描述故障检测

提出基于改进核主元和支持向量数据描述(SVDD)故障检测方法,适合于复杂工业过程具有非线性和非高斯性的情况.首先,通过对核主元(KPCA)特征空间样本进行重构误差,在样本集上自动识别异常值,减少对KPCA算法的影响并增强非线性核映射.然后,利用支持向量数据描述算法处理数据非高斯信号,据此构建统计量对工业过程进行检测.最后,将所提出的改进核主元和支持向量数据描述方法应用于田纳西-伊斯曼(TE,Tennessee Eastman)过程的仿真实验,结果说明提出方法的有效性.     

无线多媒体传感器网络图像通信性能分析

对无线视频传感器节点的图像通信活动进行研究,分析了其在资源受限的无线多媒体传感器网络中进行图像编码和传输的性能。对基于DCT和DWT的图像编码与传输的能量消耗和率失真进行建模分析。根据所建立的能量消耗与率失真模型,对有限的能量和传输带宽进行优化分配。根据监测场景的统计信息,调整编码中所使用的参数,以使得能量消耗最小化。仿真实验结果表明,所提出的方法在保证应用所需图像质量的情况,有效地降低了无线传感器节点的数据通信量和计算过程的能耗。     

随机状态空间系统的梯度优化辨识

提出了随机状态空间系统参数的梯度优化辨识方法。通过极小化输出预报误差而获得系统的参数估计。提出了动态选择雅可比矩阵奇异值比率确定参数搜索方向的方法,用以解决因雅可比矩阵的线性相关性引起的算法失效问题。给出了融合参数局部逼近性能信息的辨识算法,并得到了算法收敛速度的解析表达式。数值仿真实验的结果说明了所提出方法的有效性。