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基于FDA-KDE间歇过程在线监控
  • ISSN号:1001-4160
  • 期刊名称:计算机与应用化学
  • 时间:2014.9.28
  • 页码:1075-1079
  • 分类:TP301.6[自动化与计算机技术—计算机系统结构;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]华南师范大学南海校区信息工程与技术系,广东 佛山 528225, [2]华南师范大学教育信息技术中心,广东 广州 510631
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61174123);广东省自然科学基金资助项目(9151063101000043).
  • 相关项目:基于RMKMFDA的间歇过程多元统计监控研究
中文摘要:

针对基于传统的多向主元分析(Multiway Principal Component Analysis, MPCA)方法用于间歇过程在线监控时需要对新批次未反应完的数据进行预估,从而易导致误诊断,且统计量控制限的确定是以主元得分呈正态分布为假设前提的缺陷,结合Fisher判别分析(Fisher Discriminant Analysis, FDA)在数据分类及非参数统计方法核密度估计(Kernel Density Estimation, KDE)在计算概率密度函数方面的优势,提出了一种 FDA-KDE 的间歇过程监控方法。该方法首先利用 FDA 求取正常工况数据和故障数据的Fisher特征向量和判别向量,获得Fisher特征向量的相似度;然后在提出偏平均集成平方误差(Biased Mean Integrated Squared Error, BMISE)交叉验证法确定KDE的带宽从而获得相似度统计量控制限的基础上,利用已获得的数据测量值对过程进行监控,避免了基于MPCA方法对未来测量值的预估;最后采用基于Fisher判别向量权重的贡献图方法来进行故障诊断。通过对青霉素发酵间歇过程应用表明,所提出的方法比传统的MPCA方法能更及时地监测出过程异常情况,更准确地判断异常发生的原因。

英文摘要:

When multiway principal component analysis (MPCA) is used for on-line batch monitoring, the future behavior of each new batch must be inferred up to the end of the batch operation at each time and false alarms are produced easily, and in view of limitations of confirmation of statistical control limits which assumes that principal component scores are subjected to multivariate normal distribution, combining fisher discriminant analysis (FDA) which has the advantage in data classification and nonparametric statistics method of kernel density estimation (KDE) which has the advantage in computing probability density function, A FDA-KDE method for batch process on-line monitoring is proposed. Firstly, in order to get similarity degree about fisher eigenvector, FDA is used to obtain fisher eigenvector and discriminant vector of normal working conditions data and fault data; Secondly, on the basis of using biased mean integrated squared error (BMISE) cross validation method proposed to define KDE bandwidth, therefore, getting similarity degree statistical control limits, the proposed approach uses present data and overcomes pre-estimating the unknown part of process variable trajectory in MPCA. Finally, weight contribution plot about the fisher discriminant vector is used to perform fault diagnosis. Application results on a penicillin batch fermentation process demonstrate that, in comparison to the MPCA method, the proposed method is more accurate and efficient to detect and diagnose the malfunctions.

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期刊信息
  • 《计算机与应用化学》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院过程工程研究所
  • 主编:王基铭
  • 地址:北京中关村北二街1号
  • 邮编:100080
  • 邮箱:jshx@home.ipe.ac.cn
  • 电话:010-62558482
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-4160
  • 国内统一刊号:ISSN:11-3763/TP
  • 邮发代号:82-500
  • 获奖情况:
  • 1991年中国科学院优秀期刊三等奖,2000年中国科学院优秀期刊三等奖,1998年中国科技期刊影响因子工程类第二名,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),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(2000版)
  • 被引量:9060