非线性多工序批生产过程监控:最近组标准化KPCA方法

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"基于最近组标准化KPCA的非线性多工序批生产过程监控方法" 本文是一篇研究论文,由Siyuan Fu、Yajun Wang和Bo Li合作完成,发表于辽宁科技大学电子与信息工程学院。研究的主要目标是提出一种针对非线性多工序批生产过程的新型监控方法——基于最近组标准化的核主成分分析(NGS-KPCA)。这种方法旨在处理生产过程中遇到的非线性和非高斯分布特性。 文章首先介绍了问题背景,指出在多工序批生产过程中,由于工艺的复杂性和随机性,数据往往呈现出非线性和非高斯分布的特点,这给传统的统计过程控制(SPC)方法带来了挑战。为了解决这些问题,作者提出了一个包含三个主要步骤的方法: 1. **阶段划分**:根据生产操作的不同阶段对过程数据进行划分。这一步旨在识别不同工序间的差异,以便针对性地进行分析和监控。 2. **最近组标准化(NGS)**:在每个阶段内,采用k-means聚类算法生成最优的簇解决方案。然后,利用NGS方法将属于同一簇的数据转化为符合高斯分布的形式。这种方法可以有效地处理由于操作的随机性和不确定性导致的非高斯特性。 3. **核主成分分析(KPCA)**:为了应对非线性问题,论文选择了KPCA作为建模工具。KPCA是一种非线性降维技术,能够揭示数据中的非线性结构,并用于构建每个聚类的监控模型。KPCA通过核函数将数据映射到高维空间,使得在该空间内的线性变换能反映原始数据的非线性关系。 实验部分,作者通过一个120吨炼铝炉的过程数据来验证所提方法的有效性。结果显示,NGS-KPCA方法在异常检测和过程监控方面表现优越,能够准确识别出异常情况,提高生产效率和产品质量。 总结来说,这篇论文提出的NGS-KPCA方法为非线性多工序批生产过程提供了有效的监控手段,解决了传统方法在处理非线性和非高斯数据时的局限性,对于提升工业生产过程的智能监控水平具有重要意义。