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相似文献
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1.
朱红林  王帆  侍洪波  谭帅 《化工学报》2016,67(5):1973-1981
针对传统的多元统计故障监测方法往往需要假设测量数据服从单一高斯分布的不足,提出了一种基于非负矩阵分解(NMF)的多模态故障监测方法。首先使用标准的NMF算法对训练集数据进行聚类,将多模态数据划分到各个模态中;然后使用稀疏性正交非负矩阵分解(SONMF)算法对各模态分别建模,同时构造监控统计量进行故障监测。将提出的基于非负矩阵分解的多模态故障监测方法应用于数值例子和TE过程的仿真结果表明,该方法能够及时有效地检测出多模态过程中的故障。  相似文献   

2.
朱红林  王帆  侍洪波  谭帅 《化工学报》2016,67(12):5155-5162
提出了基于LPP-GNMF算法的化工过程故障监测方法。非负矩阵分解(NMF)是一种新兴的降维算法,由于它在机理上具有潜变量的正向纯加性的特点,所以在对数据进行压缩时,可以基于数据内部的局部特征有效描述数据信息,相比于传统的多元统计过程监控方法如主元分析(PCA)等有更好的解释能力。然而NMF要求原始数据满足非负性的要求,实际的化工过程有时并不能保证,为放宽对原始数据的非负要求,引入了广义非负矩阵分解(GNMF)算法。其次,GNMF在分解的过程中没有考虑到样本间的局部结构和几何性质,可能存在不能准确处理数据的问题。针对这一问题,提出了将GNMF与LPP(局部投影保留)相结合的算法。将提出的LPP-GNMF算法应用于TE过程来评估其监测性能,并与PCA算法、NMF算法、SNMF算法进行比较,仿真模拟结果表明所提算法的可行性。  相似文献   

3.
PCA过程监测方法的故障检测行为分析   总被引:21,自引:4,他引:21       下载免费PDF全文
王海清  宋执环  王慧 《化工学报》2002,53(3):297-301
通过分别导出T2 和SPE统计量均值与过程数据统计参数之间的关系 ,分析了影响主元分析 (PCA)检测行为的因素以及工况变化与故障在PCA下的不同被检测行为 ,利用双效蒸发过程的仿真监测验证了获得的结果 ,指出了通常关于PCA检测行为的一些不准确的结论  相似文献   

4.
基于互信息的分散式动态PCA故障检测方法   总被引:5,自引:4,他引:1       下载免费PDF全文
童楚东  蓝艇  史旭华 《化工学报》2016,67(10):4317-4323
对现代大型复杂动态过程来讲,不同测量变量会存在不同的序列相关性,而且变量间的相互影响会体现在不同的采样时刻上。为此,结合利用分散式建模的优势,提出一种基于互信息的分散式动态过程故障检测方法。该方法在对每个测量变量都引入多个延时测量值后,利用互信息为每个变量区分出与其相关的测量值,并建立起相应的变量子块。这种变量分块方式使每个变量子块都能充分地获取与之相对应的自相关性与交叉相关性信息,较好地处理了数据的动态性问题。然后,利用主元分析(PCA)算法对每一变量子块进行统计建模从而建立起适于大规模动态过程的多模块化的故障检测模型。最后,通过实例验证该方法用于动态过程监测的可行性和有效性。  相似文献   

5.
基于稀疏核主元分析的在线非线性过程监控   总被引:2,自引:1,他引:1  
赵忠盖  刘飞 《化工学报》2008,59(7):1773-1777
核主元分析(KPCA)适合非线性过程的监控,但存在计算量大、实时性差等缺点。提出一种基于稀疏KPCA(SKPCA)的过程监控方法,先使用SKPCA对正常建模数据进行加权,少数权值大的数据基本能代表全部正常数据的信息,因此稀化了建模数据,然后根据稀化后的正常数据建立过程的KPCA模型,并提出监控指标,大大减少了计算量,提高了监控的实时性,最后以化工分离过程为对象,就KPCA与SKPCA的监控效果和实时性进行了详细的对比研究,结果表明了基于SKPCA监控方法的优越性。  相似文献   

6.
为了解决传统主元分析(PCA)故障监测方法中主元选择不合理问题,提出一种基于故障敏感主元的多块PCA故障监测方法。该方法基于正常工况数据集进行PCA分解,得到投影方向与特征值;定义一种故障敏感程度系数作为新的主元排序准则,以选择出每个变量方向上故障监测最敏感的主元;并建立相应的子模型,计算其监测统计量,利用贝叶斯信息准则(BIC)对监测结果进行融合。通过对田纳西伊斯曼(TE)过程和高炉炼铁过程中的应用仿真,结果表明所提方法有效地选取了主元,并且提升了故障监测模型的精度。  相似文献   

7.
基于映射向量和加权Q贡献图的故障识别研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
在基于主元分析(PCA)的统计过程监控实施中,贡献图是一个常用的故障识别工具,但难以实现故障精确定位的缺点限制了贡献图的进一步推广。通过引入基于真实值的故障模型,推导出故障映射向量幅值与故障贡献准确性的关系,指出了传统Q贡献图的理论缺陷,并提出了一种加权Q贡献图故障识别法。在CSTR上的仿真证明,相比传统Q贡献图,该法可以更准确地识别传感器,消除了对操作员的误导。  相似文献   

8.
基于互信息的PCA方法及其在过程监测中的应用   总被引:9,自引:7,他引:2       下载免费PDF全文
童楚东  史旭华 《化工学报》2015,66(10):4101-4106
主元分析(PCA)是一种经典的特征提取方法,已被广泛用于多变量统计过程监测,其算法的本质在于提取过程数据各变量之间的相关性。然而,传统PCA算法中定义的相关性矩阵局限于计算变量间的线性关系,无法衡量两个变量间相互依赖的强弱程度。为此,提出一种新的基于互信息的PCA方法(MIPCA)并将之应用于过程监测。与传统PCA所不同的是,MIPCA通过计算两两变量间的互信息来定义相关性,将原始相关性矩阵取而代之为互信息矩阵,并利用该互信息矩阵的特征向量实现对过程数据的特征提取。在此基础上,可以建立相应的统计监测模型。最后,通过实例验证MIPCA用于过程监测的可行性和有效性。  相似文献   

9.
针对间歇过程的三维数据特点和常出现的渐变故障,提出一种基于张量分解的故障诊断方法:累加和的张量主元分析(summed tensor principal component analysis, STPCA)。该方法先结合累积和控制图(CUSUM)对三维样本数据进行累加处理,累积叠加历史信息,然后利用张量分解思想直接对三维数据进行TPCA分解得到投影矩阵U和V,避免传统方法在展开成二维数据过程中破坏原有数据结构问题,最后构造监测统计量,求取置信限建立故障诊断模型。在盘尼西林发酵仿真实验中,将多向主元分析(MPCA)和基于张量分解的TPCA、STPCA方法比较,得出结论:针对过程的跳变故障,TPCA方法检测故障准确有效,对于渐变故障,基于STPCA的过程监控方法故障检测性能更突出。  相似文献   

10.
主元空间中的故障重构方法研究   总被引:6,自引:2,他引:4       下载免费PDF全文
王海清  蒋宁 《化工学报》2004,55(8):1291-1295
主元分析 (PCA)作为一种数据驱动的统计建模方法,在化工产品质量控制与故障诊断方面获得了广泛研究和应用.利用故障子空间的概念,研究了基于T2统计量的故障重构问题,获得了主元空间中的完全重构、部分重构,以及可重构性的条件.为进一步在主元空间中进行故障分离和识别提供了可能.通过对双效蒸发过程的仿真监测,对不同传感器的故障类型、幅值等重要信息进行重构和波形估计,证实了所获结果的有效性.  相似文献   

11.
郑鑫  田学民  张汉元 《化工学报》2016,67(3):833-838
针对保局投影(locality preserving projections,LPP)没有考虑过程数据的全局信息和动态性的问题,提出一种新的基于动态稀疏保局投影(dynamic sparse locality preserving projections,DSLPP)的故障检测方法。该方法首先将原始数据矩阵扩展为考虑时序相关的增广矩阵,然后通过求解最优稀疏表示(sparse representation,SR)问题,得到能够表示数据全局稀疏重构关系的稀疏系数矩阵,并将其与LPP算法结合,构建综合考虑数据局部和全局关系的目标函数进行数据降维,最后分别在特征空间和残差空间构造T2统计量和Q统计量进行故障检测。TEP的仿真结果表明,与LPP方法相比,新方法能更迅速检测故障发生并降低过程监控漏报率。  相似文献   

12.
Constrained spectral non-negative matrix factorization(NMF)analysis of perturbed oscillatory process control loop variable data is performed for the isolation of multiple plant-wide oscillatory sources.The technique is described and demonstrated by analyzing data from both simulated and real plant data of a chemical process plant. Results show that the proposed approach can map multiple oscillatory sources onto the most appropriate control loops,and has superior performance in terms of reconstruction accuracy and intuitive understanding compared with spectral independent component analysis(ICA).  相似文献   

13.
This paper presents a monitoring approach for nonlinear processes based on a new semi‐supervised kernel nonnegative matrix factorization (SKNMF). Different from the existing nonnegative matrix factorization (NMF) and kernel nonnegative matrix factorization (KNMF), SKNMF is a semi‐supervised matrix factorization algorithm, which takes advantages of both labelled and unlabelled samples to improve algorithm performance. Labelled samples refer to the samples whose memberships are already known, while unlabelled samples are a set of samples whose memberships are unknown. In fact, both NMF and KNMF are unsupervised algorithms, and they cannot make full use of labelled samples to improve algorithm performance. More importantly, we explain the reasons why labelled samples can improve algorithm performance even if the amount of labelled samples is small. Last but not least, SKNMF induces a simultaneous fault detection and isolation scheme for online processes monitoring. Case studies of a numerical example and a penicillin fermentation process (PFP) demonstrate that the proposed process monitoring approaches outperform the existing process monitoring approaches.  相似文献   

14.
In order to address the issue of minor fault detection in nonlinear dynamic processes, this paper proposes a fault detection method based on generalized non-negative matrix projection-maximum mean discrepancy (GNMP-MMD). Firstly, the GNMP is employed to acquire the residual scores of the samples. Subsequently, a sliding window approach is integrated with MMD for real-time monitoring of sample status within the residual subspace. In this study, GNMP is utilized to mitigate the impact of non-Gaussianity in data distribution, while MMD serves to alleviate autocorrelation among samples. A numerical case and experimental data collected from the DAMADICS process are utilized to simulate and validate the proposed method. Compared to traditional principal component analysis (PCA), dynamic principal component analysis (DPCA), dynamic kernel principal component analysis (DKPCA), non-negative matrix factorization (NMF), GNMP, and MMD, the experiment results clearly illustrate the feasibility of the proposed method.  相似文献   

15.
Fault detection based on canonical correlation analysis (CCA) has received increased attention due to its efficiency in exploring the relationship between input and output. However, traditional CCA may generate redundant features in both the input and output projections while maximizing the correlations. In this paper, sparse dynamic canonical correlation analysis (SDCCA) is developed for dealing with the fault detection of dynamic processes. Through posing sparsity in the extraction of features, the interpretability of canonical variates is enhanced attributed to the sparsity of canonical weights. Based on the SDCCA model, the monitoring metric is established for fault detection. Moreover, the upper control limit (UCL) based on monitoring metrics is determined by the kernel density estimation (KDE) method to avoid the violation of the Gaussian assumption. The superiority of the proposed SDCCA-based fault detection method is illustrated through a comparative study of the Tennessee Eastman process benchmark.  相似文献   

16.
基于稀疏过滤特征学习的化工过程故障检测方法   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
江升  旷天亮  李秀喜 《化工学报》2019,70(12):4698-4709
过程安全一直以来是化学工业中尤为重要的问题之一,故障检测与诊断(FDD)作为化工异常工况管理最有力的工具之一,给过程安全提供了保障。随着深度学习的发展,很多智能学习算法已经被提出,然而这些算法却很少被应用到FDD中来。提出了一种基于稀疏过滤和逻辑回归(SFLR)算法的化工过程故障检测新方法。采用TE过程和环己烷无催化氧化制环己酮过程对提出的方法进行了验证,结果表明,所提出的方法均具有较高的诊断精度,案例研究表明提出的方法可以及时有效地诊断出故障。  相似文献   

17.
Traditional data driven fault detection methods assume that the process operates in a single mode so that they cannot perform well in processes with multiple operating modes. To monitor multimode processes effectively, this paper proposes a novel process monitoring scheme based on orthogonal nonnegative matrix factorization (ONMF) and hidden Markov model (HMM). The new clustering technique ONMF is employed to separate data fromdifferent processmodes. ThemultipleHMMs for various operating modes lead to highermodeling accuracy. The proposed approach does not presume the distribution of data in each mode because the process uncertainty and dynamics can bewell interpreted through the hidden Markov estimation. The HMM-based monitoring indication named negative log likelihood probability is utilized for fault detection. In order to assess the proposed monitoring strategy, a numerical example and the Tennessee Eastman process are used. The results demonstrate that this method provides efficient fault detection performance.  相似文献   

18.
Constrained spectral non-negative matrix factorization(NMF)analysis of perturbed oscillatory process control loop variable data is performed for the isolation of multiple plant-wide oscillatory sources.The technique is described and demonstrated by analyzing data from both simulated and real plant data of a chemical process plant. Results show that the proposed approach can map multiple oscillatory sources onto the most appropriate control loops,and has superior performance in terms of reconstruction accuracy and intuitive understanding compared with spectral independent component analysis(ICA).  相似文献   

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