位置:成果数据库 > 期刊 > 期刊详情页
基于多阶段动态PCA的发酵过程故障监测
  • ISSN号:0254-0037
  • 期刊名称:北京工业大学学报
  • 时间:2012.10.10
  • 页码:1474-1481
  • 分类:TP274.5[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]北京工业大学电子信息与控制工程学院,北京100124, [2]内蒙古工业大学电力学院,呼和浩特010051
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61174109);内蒙古工业大学科学研究项目(ZS0201037)
  • 相关项目:基于多元统计方法的间歇过程监控与故障诊断研究
中文摘要:

针对间隙发酵过程具有多阶段、批次不等长,且过程动态非线性往往与发酵阶段密切相关等特点,提出一种基于多阶段动态主元分析(principal component analysis,PCA)的故障监测策略.该方法采用高斯混合模型(Gaussian mixture model,GMM)对过程数据进行聚类,能客观反映不同阶段操作模态的数据分布特点,可实现子阶段划分.针对各批次阶段划分后存在的不同步问题,采用动态时间错位(dynamic time warping,DTW)方法对各阶段进行轨迹同步,对同步后的子阶段建立动态PCA模型.最后以工业青霉素发酵过程和重组大肠杆菌制备白介素-2发酵过程为背景,采用多阶段动态PCA策略对其进行故障监测,发现算法能有效降低运行过程的漏报和误报率,验证了算法的有效性。

英文摘要:

In industrial manufacturing,most fermentation processes are inherently multiphase and uneven-length batch processes in nature.Based on different dynamic nonlinear characteristics of different fermentation phases,a new strategy is proposed by using multi-phase dynamic principal component analysis(PCA) for fermentation process monitoring.Using Gaussian mixture model(GMM) clustering arithmetic,fermentation process data are divided into several operation stages,since GMM is adopted to discriminate different operation modes.Then,run-to-run variations among different instances of a phase are synchronized by using dynamic time warping(DTW),and sub-phase dynamic PCA models are developed for every phase.Finally,the proposed method is applied to monitor both the industrial processes of fed-batch penicillin production and interleukin-2 production in recombinant E.coli.Results demonstrate that fewer false alarms and small fault detection delay are obtained and the algorithm is proved to be efficient.

同期刊论文项目
同项目期刊论文
期刊信息
  • 《北京工业大学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:北京市教委
  • 主办单位:北京工业大学
  • 主编:卢振洋
  • 地址:北京市朝阳区平乐园100号
  • 邮编:100124
  • 邮箱:xuebao@bjut.edu.cn
  • 电话:010-67392535
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-0037
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2286/T
  • 邮发代号:2-86
  • 获奖情况:
  • 中国高等学校自然科学学报优秀学报二等奖,北京市优秀期刊,华北5省市优秀期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:11924