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基于多向偏最小二乘的间歇过程软测量建模研究

作　者: 袁勇
导　师: 常玉清
学　校: 东北大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 间歇过程 偏最小二乘 多向偏最小二乘 递推偏最小二乘 穿孔能耗
分类号: N945.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 83次
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内容摘要


为了迎合现代社会瞬息万变的市场需求,现代过程工业正逐渐倚重于生产小批量、多品种、高附加值产品的间歇过程。在大部分间歇过程中,产品的质量指标很难在线测量,需要离线分析才能获得,因而无法满足在线实时控制和优化操作的要求。软测量技术是解决上述问题的有效方法之一。以偏最小二乘(PLS)为核心技术的多元统计回归建模方法是软测量建模的有效工具之一。做为PLS的一种衍生方法,多向偏最小二乘(MPLS)方法在间歇过程建模方面取得了广泛应用。但是传统MPLS方法并不适用于多操作工序的间歇过程,而且在实际应用过程中还存在以下问题：建模数据不同步,模型结构复杂,稳定性差,在线预报精度在很大程度上依赖于对未来测量值的预估准确程度。本论文在深入研究间歇过程的多操作阶段和重复生产特性的基础上,结合MPLS在处理高维、高度耦合数据上的优势,提出了新的基于MPLS的间歇过程统计建模和模型更新算法,论文的主要内容为：(1)针对间歇生产过程多操作时段的特点,提出了基于均值子时段MPLS的建模方法。同时,针对未来过程信息未知的问题,给出了一种未知变量值的补充方法,使得质量指标的在线预报得以实现。(2)针对传统PLS模型无法在线更新的问题,将递推偏最小二乘(RPLS)与均值子时段MPLS相结合,提出了应用于间歇过程的块式RMPLS方法,并对其进行了改进。论文给出了完整的模型在线预测和更新步骤。(3)将上述方法应用于斜轧穿孔过程,实现了穿孔能耗的在线预报及穿孔能耗预报模型的更新。仿真验证了上述方法的有效性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-11
第1章 绪论  11-19
  1.1 论文研究背景  11-12
  1.2 间歇过程的特点及软测量建模  12-15
    1.2.1 间歇过程的特点  12
    1.2.2 软测量建模  12-15
  1.3 PLS方法研究现状  15-18
    1.3.1 传统PLS方法  15-16
    1.3.2 非线性PLS方法  16
    1.3.3 动态PLS方法  16-17
    1.3.4 RPLS算法  17-18
  1.4 论文内容安排  18-19
第2章 多元线性回归建模基础理论  19-33
  2.1 多元线性回归分析  19-20
  2.2 偏最小二乘  20-26
    2.2.1 数据的标准化处理  20-21
    2.2.2 PLS基本原理  21-26
    2.2.3 PLS应用现状  26
  2.3 多向偏最小二乘  26-32
    2.3.1 间歇过程的数据特点及标准化方法  27-29
    2.3.2 MPLS基本原理  29-30
    2.3.3 MPLS应用现状及存在的问题  30-32
  2.4 本章小结  32-33
第3章 基于均值子时段MPLS的间歇过程建模  33-49
  3.1 均值子时段MPLS预报模型  33-39
    3.1.1 基本思想  33-34
    3.1.2 预报模型的建立  34-37
    3.1.3 在线预报方法  37-38
    3.1.4 在线预报模型的特点  38-39
  3.2 均值子时段MPLS方法在斜轧穿孔能耗预测中的应用  39-47
    3.2.1 斜轧穿孔过程简介  39-40
    3.2.2 斜轧穿孔过程子时段划分  40-41
    3.2.3 斜轧穿孔能耗建模变量选择  41-43
    3.2.4 基于均值子时段MPLS的斜轧穿孔能耗预报  43-47
  3.3 本章小结  47-49
第4章 基于RMPLS方法的模型更新  49-67
  4.1 递推偏最小二乘  49-53
    4.1.1 基本PLS算法  49-50
    4.1.2 改进的PLS算法  50
    4.1.3 RPLS算法  50-51
    4.1.4 块式RPLS算法  51-53
  4.2 均值子时段RMPLS算法  53-55
    4.2.1 基本思想  53-54
    4.2.2 算法流程  54-55
  4.3 改进的均值子时段RMPLS算法  55-61
    4.3.1 均值、方差的在线递推更新  55-56
    4.3.2 具有预测补偿的RMPLS  56-57
    4.3.3 自适应遗忘因子RMPLS  57-60
    4.3.4 算法流程  60-61
  4.4 RMPLS及其改进算法在穿孔能耗模型更新中的应用  61-66
  4.5 本章小结  66-67
第5章 结论与展望  67-69
参考文献  69-73
致谢  73-75
攻读硕士期间发表的论文  75

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中图分类: > 自然科学总论 > 系统科学 > 系统工程 > 系统分析 > 系统模型、系统建模
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