控制理论与应用

作者：冯立伟,张成,李元,谢彦红

单位：沈阳化工大学数理系,沈阳化工大学数理系,沈阳化工大学过程故障诊断研究中心,沈阳化工大学过程故障诊断研究中心

关键词：主元分析;核主元分析; k近邻;多模态;故障检测

基金：国家自然科学基金项目(61673279)；国家自然科学基金重点项目(61490701)；2015辽宁省自然科学基金资助项目(2015020164)

工业产品的生产经常需要在不同模态间切换, 多模态过程数据具有多中心和方差差异大等特点. 针对多模态过程数据的特征, 通过构造标准距离, 提出了基于标准距离k近邻的故障检测策略(SD-kNN). 首先在标准距离度量下计算样本与其前k近邻的距离; 其次将近邻距离的平方和的均值作为样本的统计量D2; 最后, 根据D2的分布确定检测方法的控制限, 当新样本的D2大于控制限时, 判定其为故障, 否则为正常. 标准距离使不同模态中样本间的近邻距离能够在同一尺度下度量, 使得SD-kNN的D2能够准确反映样本间的相似程度. 进行了数值模拟过程和青霉素发酵过程故障检测实验. SD-kNN 方法检测出了数值模拟过程的全部故障和青霉素过程95%以上的故障, 相对于PCA, kPCA, FD-kNN 等方法具有更高的故障检测率. SD-kNN 继承了FD-kNN对一般多模态过程的故障检测能力, 还能够对方差差异显著的多模态过程进行故障检测.

来源：2019年第4期

《控制理论与应用》期刊编辑部

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