数据驱动的非线性批次/多规格生产过程监测与质量预测
发布时间：2022-10-20 14:56
随着现代工业技术的快速发展和市场需求的多样化,各种化工生产过程变得越来越复杂,不断涌现多相位批次过程和多规格生产过程,以实现更好的产品质量和经济效益。因此,对生产过程的在线监测、故障诊断、以及产品质量预测提出了更高的要求和挑战。随着计算机技术和传感器技术的迅速发展和大量工程应用,基于数据驱动的过程分析技术与建模方法为解决上述问题提供了有效途径,在近十年里得到了快速的发展,尤其是多变量的统计建模方法在过程监测和质量预测方面得到了大量的应用。然而现已发展的数据驱动建模与过程监测方法有很多理想化的假设和约束,例如假设生产过程是单一工况,采集的数据服从正态分布,变量之间呈现线性关系等,因而不便甚至不能应用于多规格和多相位批次生产过程。本文针对非线性批次生产过程的多相位划分与在线监测、多规格生产过程特征提取、故障诊断和质量预测,以及非线性批次冷却结晶过程的质量预测与优化开展研究工作,主要研究内容如下:（1）针对非线性批次过程中存在的多相位问题,提出了一个基于滑动窗口的多相位划分方法,以提高对批次生产过程的监测性能。首先利用核函数将原始过程数据映射到高维特征空间,在特征空间中建立步进式的相位划分算...
【文章页数】：162 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 多相位批次过程监测
1.2.2 多规格生产过程监测
1.2.3 批次冷却结晶过程质量预测与优化
1.3 本文主要研究内容
2 非线性批次过程步进式相位划分与在线监测
2.1 问题描述
2.2 基于核函数的主元分析(KPCA)建模方法
2.3 等长批次过程的相位划分算法
2.4 不等长批次过程的相位划分算法
2.5 核参数和窗口宽度的选择
2.6 在线监测方法
2.7 应用案例
2.7.1 数值例子
2.7.2 批次注塑机过程的相位划分
2.7.3 批次青霉素发酵过程的相位划分与在线监测
2.8 本章小结
3 基于高斯混合模型的多相位划分方法
3.1 问题描述
3.2 高斯混合模型
3.3 基于高斯混合模型的相位划分方法
3.3.1 初始模型
3.3.2 混合模型
3.3.3 模型训练
3.4 在线监测方法
3.5 应用案例
3.5.1 数值例子
3.5.2 批次青霉素发酵过程的监测
3.6 本章小结
4 基于过程变量的多规格过程特征提取与在线监测
4.1 问题描述
4.2 基于过程变量的特征提取
4.2.1 公共特征提取
4.2.2 私有特征提取
4.2.3 特征相关性分析
4.2.4 确定公共和私有变量
4.3 在线监测方法
4.4 应用案例
4.4.1 数值例子
4.4.2 工业聚乙烯生产过程的在线监测
4.5 本章小结
5 多规格生产过程的在线质量预测
5.1 问题描述
5.2 质量预测模型
5.2.1 即时学习策略
5.2.2 公共特征提取
5.2.3 私有特征提取
5.3 在线质量预测方法
5.4 应用案例
5.4.1 数值例子
5.4.2 工业聚乙烯过程的质量预测
5.5 本章小结
6 非线性批次冷却结晶过程的质量预测与优化
6.1 问题描述
6.2 双层基函数预测建模
6.2.1 双层参数估计方法
6.2.2 基函数
6.2.3 小波函数基的主动学习方法
6.2.4 质量评价指标
6.3 应用案例
6.3.1 基于蛋白溶解酶结晶过程仿真的质量预测
6.3.2 基于谷氨酸冷却结晶实验的过程优化
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 主要创新点
7.3 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]独立元分析方法（ICA）及其在化工过程监控和故障诊断中的应用[J]. 陈国金,梁军,钱积新. 化工学报. 2003(10)
[2]小波阈值密度估计器的设计与应用[J]. 王海清,宋执环,王慧,詹宜巨. 仪器仪表学报. 2002(01)
博士论文
[1]复杂工况过程统计监测方法研究[D]. 葛志强.浙江大学 2009
本文编号：3694746
【文章页数】：162 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 多相位批次过程监测
1.2.2 多规格生产过程监测
1.2.3 批次冷却结晶过程质量预测与优化
1.3 本文主要研究内容
2 非线性批次过程步进式相位划分与在线监测
2.1 问题描述
2.2 基于核函数的主元分析(KPCA)建模方法
2.3 等长批次过程的相位划分算法
2.4 不等长批次过程的相位划分算法
2.5 核参数和窗口宽度的选择
2.6 在线监测方法
2.7 应用案例
2.7.1 数值例子
2.7.2 批次注塑机过程的相位划分
2.7.3 批次青霉素发酵过程的相位划分与在线监测
2.8 本章小结
3 基于高斯混合模型的多相位划分方法
3.1 问题描述
3.2 高斯混合模型
3.3 基于高斯混合模型的相位划分方法
3.3.1 初始模型
3.3.2 混合模型
3.3.3 模型训练
3.4 在线监测方法
3.5 应用案例
3.5.1 数值例子
3.5.2 批次青霉素发酵过程的监测
3.6 本章小结
4 基于过程变量的多规格过程特征提取与在线监测
4.1 问题描述
4.2 基于过程变量的特征提取
4.2.1 公共特征提取
4.2.2 私有特征提取
4.2.3 特征相关性分析
4.2.4 确定公共和私有变量
4.3 在线监测方法
4.4 应用案例
4.4.1 数值例子
4.4.2 工业聚乙烯生产过程的在线监测
4.5 本章小结
5 多规格生产过程的在线质量预测
5.1 问题描述
5.2 质量预测模型
5.2.1 即时学习策略
5.2.2 公共特征提取
5.2.3 私有特征提取
5.3 在线质量预测方法
5.4 应用案例
5.4.1 数值例子
5.4.2 工业聚乙烯过程的质量预测
5.5 本章小结
6 非线性批次冷却结晶过程的质量预测与优化
6.1 问题描述
6.2 双层基函数预测建模
6.2.1 双层参数估计方法
6.2.2 基函数
6.2.3 小波函数基的主动学习方法
6.2.4 质量评价指标
6.3 应用案例
6.3.1 基于蛋白溶解酶结晶过程仿真的质量预测
6.3.2 基于谷氨酸冷却结晶实验的过程优化
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 主要创新点
7.3 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]独立元分析方法（ICA）及其在化工过程监控和故障诊断中的应用[J]. 陈国金,梁军,钱积新. 化工学报. 2003(10)
[2]小波阈值密度估计器的设计与应用[J]. 王海清,宋执环,王慧,詹宜巨. 仪器仪表学报. 2002(01)
博士论文
[1]复杂工况过程统计监测方法研究[D]. 葛志强.浙江大学 2009
本文编号：3694746
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3694746.html
