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基于不确定信息的系统建模与故障预测方法

作 者: 韩少鹏
导 师: 陆宁云
学 校: 南京航空航天大学
专 业: 控制理论与控制工程
关键词: 概率时延符号有向图 小波分析 互信息 组合预测 不确定信息 多元统计 信息同步
分类号: TP274
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 14次
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内容摘要


复杂流程工业过程的故障预测与诊断是保证过程安全运行,提高产品质量必须要解决的关键问题。本文针对工业过程中广泛存在的信息不确定性、信息传递时滞现象以及过程本身的非线性和动态特性,首先研究了基于不确定数据信息的生产过程系统级建模与过程变量的状态预测方法,并在此基础上,结合信息同步技术实现了一种故障预测技术,论文具体工作包括以下几个方面:(1)针对现有时延估计方法时延估计不准确问题,结合小波变换和时延互信息方法,提出了一种变量间信息传递的方向和传递延迟时间的定量计算方法;针对信息传递延迟时间的不确定性,提出一种概率时延有向图模型,解决了时延有向图模型对过程描述不准确的问题。(2)在概率时延有向图模型的基础上,采取组合预测方法,结合混合概率偏最小二乘模型、非线性自回归各态历经模型和基于数据分组处理算法的GMDH模型三种预测模型,建立了组合状态预测模型,提出了相应的权值设计方法,提高了关键变量未来状态的预测精度。(3)将概率时延有向图、组合状态预测模型与多元统计方法相结合,运用信息同步技术,实现一种在线故障预测方法,提高了故障预测精度。(4)以空分设备制氩精馏过程为应用对象,应用本文提出的系统建模与故障预测方法,实现了精馏过程中频发的“氮塞”故障的准确预报。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章 绪论  10-21
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 工业过程系统建模的研究现状  11-13
    1.2.1 定量建模方法  11-12
    1.2.2 定性建模方法  12-13
  1.3 故障预测的国内外相关研究进展  13-17
    1.3.1 基于模型的方法  13-14
    1.3.2 基于定性分析的方法  14-15
    1.3.3 基于时间序列预测的方法  15-17
  1.4 空分精馏系统简介  17-19
  1.5 论文研究内容与主要工作  19-21
第2章 基于不确定信息的系统建模  21-41
  2.1 引言  21
  2.2 时间延迟估计方法  21-32
    2.2.1 时延互信息法(TDMI)  22-24
    2.2.2 小波时延互信息法(WTDMI)  24-28
    2.2.3 方法验证  28-32
  2.3 概率时延有向图模型(P-TD-SDG)  32-40
    2.3.1 时延有向图模型  32-33
    2.3.2 构建概率时延有向图模型  33-37
    2.3.3 精馏系统的 P-TD-SDG 模型  37-40
  2.4 本章小结  40-41
第3章 基于概率时延有向图模型的状态预测方法  41-52
  3.1 引言  41
  3.2 信息同步  41-43
  3.3 组合预测的基本思想  43-44
  3.4 子预测模型  44-46
    3.4.1 混合概率偏最小二乘模型  44-45
    3.4.2 非线性自回归各态历经模型  45
    3.4.3 基于数据分组处理算法的 GMDH 模型  45-46
  3.5 组合预测模型权值设计  46-49
    3.5.1 组合预测权值设计思想  46-48
    3.5.2 第一种权值设计方法  48-49
    3.5.3 第二种权值设计方法  49
  3.6 组合预测方法验证  49-51
  3.7 本章小结  51-52
第4章 基于 PCA 模型的故障预测  52-61
  4.1 引言  52
  4.2 过程监测方法  52-56
    4.2.1 主成分分析(PCA)  52-54
    4.2.2 基于主成分分析的过程监测  54-56
  4.3 基于 PCA 方法的故障预测  56-57
  4.4 精馏系统的 PCA 模型的故障预测  57-60
  4.5 本章小结  60-61
第5章 总结与展望  61-63
  5.1 工作总结  61-62
  5.2 展望  62-63
参考文献  63-68
致谢  68-69
在学期间的研究成果及发表的学术论文  69

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
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