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《浙江大学》 2006年
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动态过程数据的多变量统计监控方法研究

刘育明  
【摘要】:本文研究的统计监控方法属于过程系统工程中的多变量统计过程控制(Multivariate Statistical Process Control,MSPC)领域,是一类既可离线分析又可在线实施的数据驱动(Data-driven)的方法。由于过程复杂的内在机制、各种随机噪声和干扰的存在、闭环控制器的广泛采用以及实时监控的要求,过程数据往往都存在着与时间相关的动态性,但是对于复杂的多变量系统要建立准确的动态模型十分困难,对于这种动态过程数据的多变量统计监控的是个非常有挑战性的问题。多变量统计监控从目的上来说,与常规的系统辨识、滤波或控制方法需要基于比较准确的动态系统模型来进行推断不同,只是侧重于对反映系统变动的统计指标的描述,籍此本文主要研究了与动态过程数据监控相关的非模型方法,这类方法从统计和统计学习的角度,结合了多元统计分析、质量控制、动态性质的描述和时频变换来完成对动态过程数据的多变量统计监控,避免复杂的模型参数的确定,本文的主要研究工作包括: (1) 针对常规MSPC方法在故障检测、故障变量辨识和故障识别中的难点,提出了多元特征提取方法与基于支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的一类分类器设计、特征选择以及多类分类器设计方法相结合的一种完整的改进MSPC方法,其中故障检测方法去除了特征满足特定分布的假设前提,并可确定多个统计量的控制限;故障变量辨识方法中综合考虑了故障对于各个变量大小的影响以及变量变化对于故障分类的重要性,提高了关键变量选择的准确性;而故障识别方法是基于SVM对故障特征分类的优良特性,避免了传统判别法中经验准则的引入。上述方法在标准仿真问题Tennessee Eastman过程上结合主元分析(Principal Component Analysis,PCA)方法进行了应用,结果显示了其有效性; (2) 探讨了动态多变量数据在样本不独立且不满足正态分布的情况下的控制图修正方法,首先指出了用非参数方法调整控制限或者构建考虑了自相关特性的统计量的常规方法,在此基础上结合具有记忆效应的指数加权移动平均(Exponentially Weighted Moving Average,EWMA)控制图和滑动块自举(Moving Blocks Bootstrap,MBB)控制图处理自相关数据的优点,提出了一种改进的滑动块自举法eMBB(EWMA-Moving Blocks Bootstrap,eMBB),该方法首先采用特征提取算法获得隐变量,然后构造新的eMBB自举统计量,以适应更
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP277

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 于明;陈卫东;周希元;;一种自适应非参量CUSUM控制图算法[J];计算机科学;2008年07期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 叶鲁彬;工业过程运行安全性能分析与在线评价的研究[D];浙江大学;2011年
2 陈国金;工业过程监控:基于主元分析和盲源信号分析方法[D];浙江大学;2004年
3 郭明;基于数据驱动的流程工业性能监控与故障诊断研究[D];浙江大学;2004年
4 周韶园;基于HMM的统计过程监控研究[D];浙江大学;2005年
5 于明;DDoS攻击流及其源端网络自适应检测算法的研究[D];西安电子科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 周宏;基于多块核方法的分散化故障诊断的研究[D];东北大学;2009年
2 马君;基于数据驱动的流程工业过程故障检测算法研究[D];沈阳大学;2007年
3 龚婷婷;基于主元分析方法的炼油厂蒸馏过程故障诊断研究[D];华南理工大学;2010年
4 王婷;基于2D-DKPCA的故障检测方法在青霉素发酵中的应用[D];东北大学;2008年
5 吴冰;基于ICA和小波变换的过程监测方法的研究[D];东北大学;2008年
6 朱宇涵;基于DDAG的FDA故障诊断方法研究与应用[D];东北大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 赵众,顾幸生,蒋慰孙;小波变换在生产过程监测中的应用[J];化工学报;1998年06期
2 赵贵兵,阳永荣,侯琳熙;流化床声发射机理及其在故障诊断中的应用[J];化工学报;2001年11期
3 陈国金,梁军,钱积新;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];化工学报;2003年10期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 叶鲁彬;工业过程运行安全性能分析与在线评价的研究[D];浙江大学;2011年
2 陈国金;工业过程监控:基于主元分析和盲源信号分析方法[D];浙江大学;2004年
3 郭明;基于数据驱动的流程工业性能监控与故障诊断研究[D];浙江大学;2004年
4 谢磊;间歇过程统计性能监控研究[D];浙江大学;2005年
5 周韶园;基于HMM的统计过程监控研究[D];浙江大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邓勤;若干个不同部件并联可修系统可用度的研究[J];阿坝师范高等专科学校学报;2005年03期
2 庄振华;王年;李学俊;梁栋;王继;;癌症基因表达数据的熵度量分类方法[J];安徽大学学报(自然科学版);2010年02期
3 陈乐;王年;苏亮亮;王蕊平;;基于邻接谱主分量分析的肿瘤分类方法[J];安徽大学学报(自然科学版);2011年04期
4 叶爱霞;王年;苏亮亮;;基于非负矩阵分解和Normal_Matrix的肿瘤基因分类[J];安徽大学学报(自然科学版);2012年03期
5 郑启富,朱益民,杨锡宝;发酵动力学建模的新方法[J];安徽化工;2002年06期
6 余丙荣;周明龙;李玲纯;;基于遗传算法的WANN的汽车发动机故障诊断分析[J];安徽工程大学学报;2011年01期
7 马传煜,王介生,张勇;多变量统计过程控制在浮选生产过程中的应用[J];鞍山科技大学学报;2005年Z1期
8 肖燕彩;陈秀海;朱衡君;;改进的离散灰色模型及其应用[J];北京交通大学学报;2008年01期
9 牟少敏;田盛丰;尹传环;;基于协同聚类的多核学习[J];北京交通大学学报;2008年02期
10 吴纬,郑慕侨,董秀缓;相依元件的马尔可夫型串联可修机械系统可靠性[J];兵工学报(坦克装甲车与发动机分册);1996年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙航;刘荣利;文成林;;一类连续不确定动态系统的鲁棒融合滤波器设计与性能分析[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 刘士荣;何文波;;基于强跟踪粒子滤波器的非线性系统故障诊断[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 黄慧敏;文成林;徐晓滨;;机载ISAR距离跟踪建模及其非线性滤波研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 胡文金;周东华;;基于输入等价干扰的DC-DC变换器自适应控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 谭琳;文成林;;一种基于多模式的故障检测方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 ;Data-driven Process Monitoring Method Based on Dynamic Component Analysis[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
7 余跃;刘藻珍;;扩展卡尔曼滤波器在导弹制导系统中的应用与仿真[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
8 武进;尹恺;王长明;张家才;;SVDM在蔬菜病害图像分类中的应用[A];图像图形技术与应用进展——第三届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2008年
9 陶建武;高玉宝;常文秀;;基于知识的故障诊断模型的建立及应用[A];第十届全国信号处理学术年会(CCSP-2001)论文集[C];2001年
10 朱孝开;杨德贵;;基于多层SVDD的模式识别方法[A];第十三届全国信号处理学术年会(CCSP-2007)论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 于化龙;基于DNA微阵列数据的癌症分类技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 夏全喜;车载组合导航系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 李高云;大型船舶航向/航迹智能容错控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王小旭;非线性SPKF滤波算法研究及其在组合导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 杨宁;计算机辅助卷烟配方设计关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年
6 柏坚;非线性数学地质模型研究及在滇东南金矿成矿预测中的应用[D];中国地质大学(北京);2010年
7 章鹏;多尺度特征检测:方法和应用研究[D];中国科学技术大学;2010年
8 王晓明;基于统计学习的模式识别几个问题及其应用研究[D];江南大学;2010年
9 吕宁;基于数据驱动的故障诊断模型及算法研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
10 周子冠;电网多数据源在线诊断方法研究[D];中国电力科学研究院;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蒲锰;非侵入式矿井提升机PLC电控系统实时故障诊断方法的研究[D];山东科技大学;2010年
2 仇军;基于随机动态规划的清江梯级水库发电优化调度规则研究[D];郑州大学;2010年
3 蒋静;基于量子粒子群优化的Volterra核辨识及故障诊断方法研究[D];郑州大学;2010年
4 宋清华;Delta算子描述的不确定时滞系统鲁棒容错控制[D];郑州大学;2010年
5 赵培君;奇异系统的故障诊断和最优容错控制[D];郑州大学;2010年
6 刘军;基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划研究[D];郑州大学;2010年
7 朱明;基于信息熵的导航传感器故障诊断技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 栾厚斌;综合舰桥系统信息集成处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 于兴高;聚合反应釜内温度建模与在线校正策略的研究[D];大连理工大学;2010年
10 李海燕;互信息特征选择的研究及在代谢组学中的应用[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宋华;张洪钺;王行仁;;非线性系统多故障诊断方法[J];北京航空航天大学学报;2005年11期
2 陈亚华,蒋丽英,郭明,王树青;基于多向Fisher判据分析的间歇过程性能监控[J];吉林大学学报(信息科学版);2004年04期
3 黄孝彬,牛征,牛玉广,刘吉臻;利用主元方法进行传感器故障检测的行为分析[J];传感技术学报;2003年04期
4 王安娜;邱增;吴洁;曲福明;;基于SVM多类分类算法的模拟电路软故障诊断[J];东北大学学报(自然科学版);2008年07期
5 郑朝晖,杜红彬,王世广,姚平经;基于Matlab的多尺度主元分析在过程监控中应用[J];大连理工大学学报;2003年04期
6 张中明;吴晓苏;方映;;基于神经网络的青霉素发酵控制系统研究[J];电气传动;2007年11期
7 胡涛,吕炳朝,陈光;一种基于粗糙集理论的燃气轮发电机组故障诊断新方法[J];电子测量与仪器学报;2001年01期
8 张子瑜,吴镇扬,李想,任永川;基于Hough变换的任意时频分布线条特征提取[J];电子学报;2001年04期
9 孙晓昶,皇甫堪;基于Wigner-Hough变换的多分量LFM信号检测及离散计算方法[J];电子学报;2003年02期
10 游荣义,陈忠;一种基于ICA的盲信号分离快速算法[J];电子学报;2004年04期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郭元术;故障诊断中的信号分析和应用研究[D];长安大学;2000年
2 王海清;工业过程监测:基于小波和统计学的方法[D];浙江大学;2001年
3 郑海波;非平稳非高斯信号特征提取与故障诊断技术研究[D];合肥工业大学;2002年
4 张登峰;动态系统的故障检测与诊断研究[D];南京理工大学;2003年
5 郭明;基于数据驱动的流程工业性能监控与故障诊断研究[D];浙江大学;2004年
6 翟永杰;基于支持向量机的故障智能诊断方法研究[D];华北电力大学(河北);2004年
7 李斌锋;铸造生产中应用多变量统计过程控制的研究[D];清华大学;2004年
8 何宁;基于ICA-PCA方法的流程工业过程监控与故障诊断研究[D];浙江大学;2004年
9 蒋丽英;基于FDA/DPLS方法的流程工业故障诊断研究[D];浙江大学;2005年
10 周韶园;基于HMM的统计过程监控研究[D];浙江大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 买强;青霉素发酵过程故障检测与故障诊断的研究[D];河北工业大学;2000年
2 陈勇;基于多元统计分析的生产过程故障诊断研究[D];浙江大学;2003年
3 王晓初;多元统计法在故障诊断中的应用[D];浙江大学;2003年
4 林原;基于网络自相似性的DDOS攻击检测[D];电子科技大学;2002年
5 章万锋;基于PCA与LDA的说话人识别研究[D];浙江大学;2004年
6 项红;青霉素发酵过程仿真建模及训练系统[D];北京化工大学;2001年
7 李雨青;基于多谱图叠加阈值抑制WVD交叉项的研究[D];西安电子科技大学;2005年
8 张华德;传感器与信号处理技术在机械设备故障诊断中的应用研究[D];东华大学;2005年
9 吴希军;基于主元分析方法的空调系统传感器故障诊断研究[D];燕山大学;2005年
10 高岩;化工过程故障诊断方法应用研究[D];江南大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 赵国忱;苏运强;范良;;独立分量分析在煤仓沉降分析中的应用[J];测绘通报;2012年06期
2 郑明明;梁鸿;;基于流量与可用资源的DDoS检测系统研究[J];常州工学院学报;2010年06期
3 吴学龙;徐维超;;基于AUC的非参数快速变点检测算法[J];计算机与现代化;2015年07期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 肖政宏;无线传感器网络异常入侵检测技术研究[D];中南大学;2012年
2 石向荣;面向过程监控的非线性特征提取方法研究[D];浙江大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李海龙;基于网络连接特征的DDoS检测系统的研究与实现[D];南京航空航天大学;2009年
2 罗杰;基于MSPC的故障检测与诊断方法研究[D];沈阳理工大学;2008年
3 詹士才;基于I/O流与相似度DDOS检测方法研究[D];大连海事大学;2009年
4 胡俭勇;基于随机性的密码模块故障实时检测技术研究[D];解放军信息工程大学;2008年
5 张媛媛;多尺度自适应PCA及其在过程监测中的应用研究[D];北京化工大学;2012年
6 陈志文;基于主元分析的动态系统故障检测方法研究[D];中南大学;2012年
7 何九虎;含离群点数据的ICA建模及其在过程监控中的应用[D];江南大学;2013年
8 郝晓鹏;基于核函数的FPSO生产流程故障检测方法研究[D];天津理工大学;2013年
9 齐鹏辉;基于相似系数的DDoS攻击检测研究[D];郑州大学;2014年
10 王春林;基于隐马尔科夫模型对TCP协议的DDOS攻击检测[D];云南师范大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐波,唐海龙,李行善;基于DTW的涡扇发动机气路故障定量诊断方法[J];北京航空航天大学学报;2004年06期
2 谢磊,何宁,王树青;步进MPCA及其在间歇过程监控中的应用[J];高校化学工程学报;2004年05期
3 蒋慰孙;2000年化工自动化展望[J];化工进展;1993年06期
4 赵众,蒋慰孙,顾幸生;基于非线性PLS小波基神经网络的动态过程监测[J];化工学报;1998年03期
5 陈耀,王文海,孙优贤;基于动态主元分析的统计过程监视[J];化工学报;2000年05期
6 王海清,宋执环,李平;改进PCA及其在过程监测与故障诊断中的应用[J];化工学报;2001年06期
7 王海清,宋执环,王慧;PCA过程监测方法的故障检测行为分析[J];化工学报;2002年03期
8 陈国金,梁军,钱积新;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];化工学报;2003年10期
9 陈国金,梁军,钱积新;基于小波变换去噪的多元统计投影分析及其在化工过程监控中的应用[J];化工学报;2003年10期
10 郭明,王树青;基于特征子空间的系统性能监控与工况识别[J];化工学报;2004年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 谢磊;间歇过程统计性能监控研究[D];浙江大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 赵旭;阎威武;邵惠鹤;;基于多变量统计方法的产品质量控制[J];上海交通大学学报;2007年01期
2 卢娟;刘飞;;基于规范变量分析的化工单元多变量统计监控[J];计算机与应用化学;2007年02期
3 叶鲁彬;刘育明;梁军;;系统的控制策略对多变量统计监控性能的影响[J];浙江大学学报(工学版);2009年01期
4 胡友强;柴毅;李鹏华;;在线多尺度滤波多变量统计过程的适时监测[J];重庆大学学报;2010年06期
5 姚林;黎敏;阳建宏;徐金梧;;热镀锌带钢表面粗糙度的多变量统计过程质量监控[J];冶金自动化;2007年04期
6 张洪;须文波;刘飞;;基于主元分析的多变量统计理论在过程监控中的应用[J];微计算机信息;2006年07期
7 朱奇;侍洪波;;基于PCA多变量统计的故障检测与诊断[J];控制工程;2006年S1期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘育明;动态过程数据的多变量统计监控方法研究[D];浙江大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 许保建;基于多变量统计的故障检测与诊断及应用研究[D];沈阳航空航天大学;2012年
2 郑望;多变量统计过程监控[D];北京化工大学;2008年
3 熊丽;基于多变量统计投影方法的控制器设计及过程检测研究[D];浙江大学;2005年
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