基于改进核主元分析的TE过程故障诊断.pdf

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1、2010年第3期工业仪表与自动化装置·7·基于改进核主元分析的TE过程故障诊断赵小强，王新明(兰州理工大学电气工程与信息工程学院，兰州730050)摘要：对于复杂非线性化工过程，传统的核主元分析(KPCA)方法在故障检测方面明显优越于普通的PCA方法，但存在故障辨识效果差的问题，而且实际得到的数据不可避免地带有噪声、随机干扰。针对此，提出一种改进的核主元分析方法，对数据进行小波去噪预处理，利用核主元分析方法进行故障检测，并利用计算核函数的偏导方法求取KPCA监控l中每个原始变量对统计量和SPE的贡

2、献率，根据每个变量对监控统计量贡献程度的不同，可以辨识出故障源。把上述方法应用到TE(TennesseeEastman)化工过程，仿真结果表明该方法不仅能够去噪、抗干扰和准确检测故障，而且能够有效辨识故障。关键词：故障辨识；核主元分析；小波去噪；TE过程中图分类号：TP277文献标志码：A文章编号：1000—0682(2010)03—0007一O5FaultdiagnosisofTennesseeEastmanprocessbasedonimprovedkernelPCAZHA0Xiaoqiang

3、，WANGXinming(CollegeofElectricalandInformationEngineering，LanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou730050，China)Abstract：Forcomplexchemicalindustryprocess，thetraditionalkernelprincipalcomponentanaly—sis(KPCA)methodissuperiortothecommonprincipalcomponentan

4、alysis(PCA)methodobviouslyinfaultdetection．ButtheoriginalfaultsourcesaredifficulttoidentifybyKPCA，andthereceiveddatainev—itablyhavenoise．randomdisturbance．SoanimprovedKPCAmethodisdeveloped．Thewaveletdenois—ingmethodisusedfordataprocessing，theKPCAmetho

5、disusedforfaultdetection，oncefaultwasdetec-ted，thegradientalgorithmofkernelfunctionisusedtocalculatethecontributionofeachoriginalvariableforHotellingandsPEthefauhvariablesmightbeidentifiedfromthesecorrelativevariablesaccordingtothedegreeofcontribution

6、．TheproposedmethodisappliedtotheTE(TennesseeEastman)process．Thesimulationresultsdemonstratethattheproposedmethodcouldnotonlydenoiscandremovedisturb—ances，butalsoeffectivelyidentifyvarioustypesoffaultsources．Keywords：faultidentification；kernelprincipal

7、componentanalysis；waveletdenoising；TEproces一法，对于非线性过程，PCA方法将会失效。sch~lkopf0引言等人提出的KPCA(核主元分析)方法是一种很有过程监控系统是现代工业生产过程的重要组成效的非线性方法，在非线性过程故障诊断中得到了部分，它通过密切监视生产过程的运行状态来不断广泛的应用，并取得了很好的效果。但KPCA地得到过程的变化和故障信息，从而确保了生产过方法存在故障辨识效果差的问题，并且化工过程数程可靠、安全地运行。主元分析(PCA)是一种传

8、统据中往往含有噪声、随机干扰，直接利用这些数据进的过程监控和故障诊断方法，但PCA是一种线性方行故障诊断，误报与漏报的可能性会大大增加。为此，该文提出了一种改进的KPCA方法，它通过计算收稿日期：2009—08—17核函数的偏导来求取KPCA监控中每个原始变量对基金项目：甘肃省自然科学基金项目(0809RJZAO05)；甘肃省科统计量和．sP的贡献率，根据每个变量对监控技支撑计划一工业类(090GKCA034)；兰州理工大学博士基金项目统计量贡献程度的不同，来辨识出故障源，并采用小