论文题目: 基于FDA/DPLS方法的流程工业故障诊断研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 控制科学与工程
作者: 蒋丽英
导师: 王树青
关键词: 判别式分析,部分最小二乘,主元分析,故障诊断
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着现代流程工业不断地向大型化、集成化方向发展,工业过程的复杂性不断提高,过程变量也越来越多,一旦发生故障,将会造成人员和财产的巨大损失,因此过程的故障检测和诊断已成为控制领域研究的重点之一。及时准确地检测和诊断出过程的故障,不仅可以减少事故、增加过程运行的安全性,而且可以降低生产管理成本,提高产品的质量。基于数据驱动的过程监控方法由于仅依赖于易得的过程数据,不依赖于精确的数学模型,正受到越来越多的关注。 本论文以判别部分最小二乘(Discriminant Partial Least Squares,DPLS)和Fisher判别式分析(Fisher DiscriminantAnalysis,FDA)为基础,针对流程工业中两种重要的生产方式——间歇生产过程和连续生产过程,提出了一类基于DPLS和FDA的故障诊断方法,具体内容如下: (1)提出了一种基于MPCA-MDPLS的间歇生产过程故障诊断方法。该方法主要解决了一些故障诊断方法不具有识别新故障能力的不足。MPCA-MDPLS方法根据正常工况和已知故障的历史数据,分别建立MPCA和MDPLS模型。其中,MPCA模型用于检测过程是否有未知的新故障发生;MDPLS模型则对经MPCA模型确定为已知故障的故障作进一步诊断。因此,MPCA-MDPLS诊断方法不仅可以对已知故障进行诊断,而且也可以识别出未知的新故障。通过对实际工业链霉素发酵生产过程的故障诊断仿真表明此方法具有良好的故障诊断性能。 (2)提出了多模型FDA(Multi-model Fisher Discriminant Analysis,MMFDA)的间歇生产过程故障诊断方法。对于间歇生产过程,只有当一个生产批次结束之后,才能得到完整的历史轨迹。因此,采用多向FDA进行在线故障诊断时,必须估计未测量的间歇过程的生产轨迹。目前采用的数据估计算法,因其估计值和实际值之间存在一定的误差,从而影响最终的诊断结果。多模型FDA克服了未知值填充的问题,从而提高了故障诊断的性能。通过对实际工业链霉素发酵过程的仿真,表明了多模型FDA方法的有效性。 (3)提出了基于递推多模型FDA(Recursive Multi-model Fisher Discriminant Analysis,RMMFDA)的间歇生产过程故障诊断方法。多模型FDA需要对每个时间片分别建立FDA模型,当故障数据缺乏时,会造成较高的误诊断率。针对故障建模数据不足的情况,提出了递推多模型FDA故障诊断方法。该方法不仅可以充分利用有限的故
论文目录:
摘要
ABSTRACT
致谢
目录
第一章 综述
1.1 引言
1.1.1 故障的定义及过程监控的步骤
1.2 过程监控的方法
1.2.1 基于解析模型的方法
1.2.2 基于知识的方法
1.2.3 基于信号处理的方法
1.2.4 基于数据驱动的方法
1.3 基于多变量统计的故障检测和诊断技术的研究现状
1.3.1 连续生产过程监控的发展概况
1.3.2 间歇生产过程监控的发展概况
1.4 本论文的结构
参考文献
第二章 MPCA-MDPLS在间歇生产过程故障诊断中的应用
2.1 引言
2.2 判别部分最小二乘的基本原理
2.2.1 DPLS的基本原理
2.2.2 NIPALS算法
2.3 主元分析
2.4 MPCA-MDPLS模型
2.4.1 数据的预处理
2.4.2 MPCA-MDPLS模型
2.4.2.1 MPCA模型
2.4.2.2 多向DPLS模型
2.4.3 基于MPCA-MDPLS的在线故障诊断
2.4.3.1 未知观测值的估计
2.4.3.2 在线故障诊断阶段
2.5 工业链霉素发酵过程的故障诊断研究
2.5.1 工业链霉素发酵过程
2.5.2 MPCA-MDPLS应用结果
2.6 小结
参考文献
第三章 基于多模型FDA的间歇生产过程故障诊断
3.1 引言
3.2 Fisher判别式分析
3.2.1 Fisher判别式分析的基本原理
3.2.2 低维判别空间的确定
3.2.3 FDA与PCA比较
3.3 多模型FDA
3.3.1 离线建模阶段
3.3.1.1 数据的预处理
3.3.1.2 建立多模型FDA
3.3.2 基于多模型FDA的在线故障诊断
3.4 工业链霉素发酵过程的应用研究
3.5 小结
参考文献
第四章 基于递推多模型FDA的间歇生产过程故障诊断
4.1 引言
4.2 递推多模型FDA
4.3 应用研究示例
4.3.1 离线建模及分析
4.3.2 在线应用与比较
4.4 小结
参考文献
第五章 基于改进多向FDA的间歇生产过程故障诊断
5.1 引言
5.2 改进多向FDA
5.2.1 数据预处理
5.2.2 改进多向FDA离线建模算法
5.2.3 改进多向FDA在线故障诊断
5.3 青霉素发酵过程故障诊断仿真研究
5.3.1 青霉素发酵过程的仿真模型
5.3.2 改进多向FDA故障诊断结果
5.4 小结
参考文献
第六章 基于ICA-FDA方法的连续生产过程故障诊断
6.1 引言
6.2 独立成分分析简介
6.2.1 ICA定义
6.2.2 独立成分分析的估计原理
6.2.3 ICA算法
6.3 基于ICA-FDA方法的故障诊断
6.4 TE Benchmark过程仿真实例
6.4.1 TE过程
6.4.2 TE过程的故障诊断研究
6.5 小结
参考文献
第七章 结束语
7.1 研究工作总结
7.2 研究展望
参考文献
作者简介
作者攻读博士期间发表的论文
发布时间: 2005-07-27
参考文献
- [1].非平稳信号故障特征提取与智能诊断方法的研究及应用[D]. 王奉涛.大连理工大学2003
- [2].面向复杂设备的远程智能诊断技术及其应用研究[D]. 韩彦岭.上海大学2005
- [3].轧机厚控系统状态监测与故障诊断的研究与应用[D]. 谭树彬.东北大学2006
- [4].不确定系统鲁棒故障诊断[D]. 贾明兴.东北大学2003
- [5].基于SDG模型的故障诊断及应用研究[D]. 刘敏华.清华大学2005
- [6].基于Petri网的故障诊断技术研究及其在液压系统中的应用[D]. 李厦.同济大学2006
- [7].时序数据挖掘及其在故障诊断中的应用研究[D]. 侯澍旻.武汉科技大学2006
- [8].基于数据挖掘与信息融合的故障诊断方法研究[D]. 孙卫祥.上海交通大学2006
- [9].基于模型的控制系统鲁棒故障诊断技术研究[D]. 姜云春.国防科学技术大学2006
- [10].非线性系统的鲁棒故障诊断[D]. 李令莱.清华大学2006
相关论文
- [1].工业过程监控：基于主元分析和盲源信号分析方法[D]. 陈国金.浙江大学2004
- [2].故障诊断与容错控制方法研究[D]. 王德军.吉林大学2004
- [3].基于PLS的统计质量监控研究与应用[D]. 宋凯.浙江大学2005
- [4].基于HMM的统计过程监控研究[D]. 周韶园.浙江大学2005
- [5].复杂过程工业系统故障诊断与预测方法的研究[D]. 池红卫.天津大学2004
- [6].基于PCA的统计过程监控研究[D]. 李荣雨.浙江大学2007
- [7].基于统计学方法的过程监控与质量控制研究[D]. 赵旭.上海交通大学2006