《基于多向偏最小二乘的间歇过程软测量建模研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于多向偏最小二乘的间歇过程软测量建模研究（80页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、分类号 U D C 密级 学位论文 1 9 3 3 3 7 1 基于多向偏最小二乘的间歇过程软测量建模研究 作者姓名：袁勇 指导教师：常玉清副教授 东北大学信息科学与工程学院 申请学位级别：硕士学科类别：工学 学科专业名称：控制理论与控制工程 论文提交日期：2 0 0 8 年6 月论文答辩日期：2 0 0 8 年7 月 学位授予日期： 夕矿昌7 答辩委员会主席：缈、犯抛 评阅人：。撕怆枷w ，吲渺) 识噍 东北大学 2 0 0 8 年6 月 声 !lL-厂f_-hkLIl-|L-Ir卜-LrI二=uIIPIIII 锈 旃q AT h e s i si nC o n t r o lT h e o
2、 r ya n dC o n t r o lE n g i n e e r i n g R e s e a r c ho nS o f tS e n s o rM o d e l i n gB a s e do n M u l t i w a y P a r t i a lL e a s tS q u a r ef o rB a t c h P r o c e s s B y Y u a n Y o n g S u p e r v i s o r ：A s s o c i a t eP r o f e s s o rC h a n gY u q i n g N o r t h e a s t
3、e r nU n i v e r s i t y J u n e2 0 0 8 hI-l-“。_k I-，I- 0】，。 ， 一L 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 ； 恧。 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。
4、作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后： 半年口一年口一年半口两年口 学位论文作者签名= 菇乡 签字日期。渺矿7 了。 导师签名：洋劬7 荔 签字日期：p 咿F 7 9 。 ， e 一 ， o 9 、 W 、 t 卜 - 镰 。 L ， 为了迎合现代社会瞬息力变的市场需求，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d x - 乘( P L s ) 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
5、具 之一。做为P E g 的一种衍生方法，多向偏最小二乘( M P L S ) 方法在间歇过程建模方面取 得了广泛应用。但是传统M P L S 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M P L S 在 处理高维、高度耦合数据上的优势，提出了新的基于M P L S 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M P L
6、S 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P L S 模型无法在线更新的问题，将递推偏最小二乘( R P L S ) 与均值子时 段M P L S 相结合，提出了应用于间歇过程的块式R M P L S 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。 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 、， 1 C ， 、 ， l 、 ，
7、 t 东北大学硕士学位论文 A b s t r a c t R e s e a r c ho nS o f tS e n s o rM o d e l i n gB a s e do n M u l t i w a yP a r t i a lL e a s tS q u a r e f o rB a t c hP r o c e s s A b s t r a c t T h ef o c u so f m a n y i n d u s t r i e sh a sn o ws h i f t e d t ot h e m a n u f a c t u r i n g o f h i g
8、 h e r - v a l u e a d d e dp r o d u c t st h a ta r em a i n l yp r o d u c e dt h r o u g h b a t c hp r o c e s s e st om e e t t o d a y Sr a p i d l yc h a n g i n gm a r k e t I nm o s tb a t c hp r o c e s s e s ，s o m ek e yp r o d u c t i o nq u a l i t y i n d e x e sm o s t l yo b t a i
9、n e db yo f f - l i n ea n a l y s i sa r ed i f f i c u l tt om e a s u r eo n - l i n e S ot h e r e q u i r e m e n t so fo n l i n er e a lt i m ec o n t r o la n do p t i m i z i n go p e r a t i o na l w a y sc a n n o tb em e t S o f t s e n s o ri sd e v e l o p e dg r e a t l yt or e s o l
10、v et h i sk i n do fp r o b l e m s M u l t i p l e s t a t i s t i cr e g r e s s i o nm o d e l i n gm e t h o di sa ne f f e c t i v et o o lf o rs o f ts e n s o r m o d e l i n gw h i c ht a k e sp a r t i a ll e a s ts q u a r e ( P L S ) a st h ec o r e A sad e r i v a t i v em e t h o do fP
11、L S ， m u l t i w a yp a r t i a ll e a s ts q u a r e ( M P L S ) m e t h o di sw i d e l yu s e di n b a t c hp r o c e s sm o d e l i n g H o w e v e r t h et r a d i t i o n a lM P L Sm e t h o dp r e s e n t sab a dp r e d i c t i o na c c u r a c yi nm u l t i o p e r a t i o n s t a g eb a t
12、c hp r o c e s sm o d e l i n g ，a n di t a l s oe n c o u n t e r st h ef o l l o w i n gp r o b l e m si np r a c t i c a l a p p l i c a t i o n ：u n e v e n - l e n g t hm o d e l i n gd a t a ，c o m p l e xm o d e ls t r u c t u r e ，p o o rs t a b i l i t y , a n d p r e d i c t i o na c c u r
13、 a c yi ss e r i o u s l ya f f e c t e db yt h eu n a v a i l a b l ef u t u r ep r o c e s sd a t a C o n s i d e r i n g t h a tm u l t i p l i c i t yo f o p e r a t i o ns t a g ea n dr e p e t i t i o na r ei n h e r e n tc h a r a c t e r i s t i c s o fm a n yb a t c hp r o c e s s e s ，c o
14、m b i n i n gw i t ha d v a n t a g e so fM P L Si n d e a l i n gw i t hh i 【g h d i m e n s i o n a la n dc o u p l e dd a t a ，n e wm e t h o d sf o rb a t c hp r o c e s sm o d e l i n ga n dm o d e lu p d a t i n g b a s e do nM P L Sh a v eb e e nd e v e l o p e da sf o l l o w s ： ( 1 ) C o n
15、 s i d e r i n gt h em u l t i p l i c i t yo fo p e r a t i o ns t a g e ，an e wM P L Sm o d e l i n gm e t h o db a s e d - o np h a s e s p e c i f i ca v e r a g et r a j e c t o r yi sp r o p o s e d M e a n w h i l e ，ac o m p l e m e n t a r ym e t h o df o r L u n k n o w nv a r i a b l e sf
16、 u t u r eo b s e r v a t i o ni sg i V e nt or e a l i z eo n l i n ef o r e c a s t i n go fq u a l i t yi n d e x ( 2 ) T oo v e r c o m et h ep r o b l e mt h a tt r a d i t i o n a lP L Sc a n n o tb eu p d a t e do n - l i n e ，an e w b l o c k w i s e dr e c u r s i v eM P L S ，w h i c hc o m b i n e sr e c u r s i v eP L Sa n dp h a s e - s p e c i f i ca v e r a g e t r a j e c t o r yM P L S ，i sp
