基于核主元分析主元分析的多阶段间歇过程故障监测与诊断

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1、第29卷第6期控制理论与应用、，01．29NO．6。2012年6月ControlTheory&ApplicationsJun．2012文章编号：1000—8152(2012)06—0754—11基于核主元分析一主元分析的多阶段间歇过程故障监测与诊断齐咏生1，王普2，高学金2(1．内蒙古工业大学电力学院，内蒙古呼和浩特010051；2．北京工业大学电子信息与控制工程学院，北京100124)摘要：具有过渡特性的多阶段间歇过程故障监测是一个复杂的问题，既需要考虑稳定阶段下的故障监测，也需要考虑不同阶段间的过渡故障监测．为克服传统硬划

2、分方法导致误警和漏报率高的缺陷，同时也为实现更加精确、有效的故障监测与诊断，提出一套完整的基于核主元分析一主元分析(KPCA-PCA)的多阶段间歇过程故障监测与诊断策略．该方法依据数据相似度实现阶段划分，定义模糊隶属度辨识相邻阶段间的过渡，最后对稳定阶段和过渡过程分别建立具有时变协方差的PCA和KPCA故障监测与诊断模型．通过对青霉素发酵过程的仿真平台及工业应用研究表明，该方法具有更可靠的监控性能，能及时、准确的检测出过程中存在的异常情况．关键词：主元分析；核主元分析；故障诊断；间歇过程中图分类号：TP277文献标识码：AFa

3、ultdetectionanddiagnosisofmultiphasebatchprocessbasedonkernelprincipalcomponentanalysis-principalcomponentanalysisQIYong—shen91，WANGPu2，GAOXue-jin2(1．CollegeofElectricPower,InnerMongofiaUniversityofTechnology,HuhhotInnerMongolia010051，China；2．SchoolofElectronicInfor

4、mationandControlEngineering，BeijingUniversityofTechnology，Beijing100124，China)Abstract：Faultdetectioninmultiplephaseprocessesisacomplicatedproblem，becauseitisneededinboththesteadyphaseandthetransitionfromphasetophase．Toovercomethehard—partitionandmisclassificationpr

5、oblems，andalsotomonitorbatchprocessesmoreaccuratelyandefficiently,weproposeanovelstrategyforfaultmonitoringanddiagnosinginbatchprocessesbasedonthekernelprincipalcomponentanalysis—principalcomponentanalysis(KPCA-PCA)．Inthiswork，aphasedivisionalgorithmisdesignedbasedo

6、nthesimilarityindexbetweendifferenttime—slicedatamatricesofbatchprocesses，followingbyafuzzymembershipgradetransitionidentificationstep．ThesteadyphaserangesandthetransitionrangesarethenmodeledbyPCAwithtime—varyingeovariancestructuresandKPCAseparately．ResulBofsimulati

7、onstudyandindustrialapplicationtopeniciHinfermentationprocessclearlydemonstratetheeffectivenessandfeasibilityoftheproposedmethod，whichdetectsvariousfaultsmorepromptlywithdesirablereliability．Keywords：principalcomponentanalysis；kernelprincipalcomponentanalysis；faultd

8、iagnosis；batchprocess1引言(Introduction)描述，或者模型只能准确描述出某一或某几个阶段多阶段是大多数间歇过程的一个固有特征，过程的特性，导致在其余阶段下出现大量误报警；或者的每个阶段都有不同的过程特征及过程主导变量，模型涵盖所有阶段的操作范围