基于fisher判别分析的过程监控方法研究

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1、，’中图分类号：TP273单位代码：学号：◎寸阂石浊六学硕士学位论文10425S08050742ChinaUniversityofPetroleumMasterDegreeThesis基于Fisher判别分析的过程监控方法研究、．歹ProcessMonitoringbasedonFisherDisciminantAnalysis，’、●_，一，．，～0爨学科专业：控制科学与工程研究方向：模式识别与智能系统作者姓名：辛欢欢指导教师：田学民教授二。一一年五月、．_■t●．q一-舢'^．、．。、●ProcessMonit

2、oringbasedonFisherDisciminantAnalysisAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XinHuanhuanSupervisor：Prof．TIANXue-minCollegeofInformation&ControlEngineering，ChinaUniversityofPetroleum(EastChina)若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：二李卫＆止同期：弘11年∥月加同学位论文使用授权书本人完全同意t}

3、，国石油大学(华东)有权使用本学位论文(包括但不限于其印刷版和电子版)，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门(机构)送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将学位沦文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名：指导教师签名：同期：伽If年／月／。同同期：弘Jf年／月／。同摘要随着DCS和计算机技术的广泛应用，大量过程数据得以采集和存储，如何利用多元统计理论从中挖掘

4、出过程运行的深层次信息从而提高过程监控的能力，成为目前过程控制领域的一个重要研究方向。本文以连续生产过程监控为背景，针对过程变量之间存在的非线性和统计相关性，研究了一种基于改进核Fisher判别的故障检测方法，并在基于核基特征提取的故障诊断中引入一种核参数寻优算法，论文以连续聚合反应CSTR为研究对象，针对不同的扰动情况进行了具体的分析和仿真。论文在基于Fisher判别分析(FDA)方法的故障检测基础上，针对过程变量之间的非线性特性，引入核函数，研究了基于核方法的改进算法KFDA，基于KFDA的故障检测方法通过将数

5、据映射到高维特征空间有效的将非线性数据进行分离，可以减小故障数据的漏检率。驱动过程的关键变量往往是少数不可测的独立变量，为了提取这些关键独立的变量来建立更准确的模型，本文在非线性FDA方法中引入独立元分析模块，给出了基于ICAKFDA的连续过程故障检测方法，先通过ICA模型来提取独立变量，然后在此基础上采用核FDA模型对过程进行监控。对CSTR的仿真结果表明，与基于FDA和核FDA的故障检测方法相比，ICAKFDA方法进一步减小了故障数据的漏检率。同时，针对监控过程中构造的距离统计量分布形式未知的情况，采用了核密度

6、估计的方法计算用于故障检测的控制限。故障源的分离是建立在故障检测基础之上，本文对基于Fisher特征提取的故障数据降维和诊断方法予以改进，研究了核基特征提取的故障诊断方法，解决了数据在高维空间的线性可分性，并引入一种无约束非线性规划算法来获得最优的核参数，保证故障数据在映射空间获得最好的分离效果。最后在提取的特征空间中，分别采用距离和相似度两种判别方法获得诊断结果，对CSTR的仿真结果表明基于非线性FDA方法所提取的’特征更易于分类。关键词：Fisher判别分析，核函数，过程监控，独立元分析，CSTRProcess

7、MonitoringbasedonFisherDisciminantAnalysisXinHuanhuan(ControlScienceandEngineering)DirectedbyProfessorTIANXue—minAbstract‘WiththewideapplicationofDCSandcomputertechnology,alargenumberofprocessdatacanbecollectedandstored．Howtofullyutilizethedeep—levelinformatio

8、ntoimprovetheperformanceofprocessmonitoringhasbeengraduallybecomingoneofthehotspotsinthefieldofprocesscontr01．Astodealwiththenonlinearsystemandstatisticalcorrelationbetweenvariable