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基于加权时间近邻与趋势差异的非线性过程时滞故障检测方法
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作者 冯立伟 邢宇 +2 位作者 吴弋飞 郭少锋 李元 《东北师大学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期56-63,共8页
针对非线性过程数据的时滞故障检测困难问题,提出基于加权时间近邻与趋势差异的故障检测方法(WTN-TD).首先使用待测样本前k时刻训练数据组成时间近邻集,并根据时间顺序对其中样本添加权重,通过时间近邻集与待测样本的加权欧式距离之和构... 针对非线性过程数据的时滞故障检测困难问题,提出基于加权时间近邻与趋势差异的故障检测方法(WTN-TD).首先使用待测样本前k时刻训练数据组成时间近邻集,并根据时间顺序对其中样本添加权重,通过时间近邻集与待测样本的加权欧式距离之和构造T s统计量;其次将待测样本时间局部与时间近邻集的趋势差异构造D t统计量,并将2个统计量结合计算综合统计量作为监控指标;最后通过数值模拟过程和青霉素发酵仿真系统,将WTN-TD方法与KPCA、FD-KNN和LNS-PCA方法进行对比.结果表明,所提出的WTN-TD方法相较于传统故障检测方法具有更好的检测效果. 展开更多
关键词 故障检测 过程监控 非线性过程 时滞故障
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基于双层自适应集成残差主成分分析的复杂非线性过程监测
2
作者 唐徐佳 卢伟鹏 颜学峰 《华东理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期88-96,共9页
多元统计监测方法常使用正常数据选取特征,而现实过程中,不同的故障将影响不同的特征,并且这些特征可能随着时间和控制系统的作用而变化。当故障发生并随时间变化时,要想获得更好的故障检测能力,就需要聚集有效的故障敏感特征。本文提... 多元统计监测方法常使用正常数据选取特征,而现实过程中,不同的故障将影响不同的特征,并且这些特征可能随着时间和控制系统的作用而变化。当故障发生并随时间变化时,要想获得更好的故障检测能力,就需要聚集有效的故障敏感特征。本文提出了一种双层自适应集成残差主成分分析(AERPCA)模型,其子模型包含不同的特征,并突出地呈现一个或多个相关故障。首先,根据正常数据计算主成分分析(PCA)特征,利用不同特征构建线性子模型和相应的残差空间。考虑到残差空间的非线性特性及有效特征更为分散,采用核PCA(KPCA)提取不同的特征并组成同一残差空间下不同KPCA子模型。然后,利用贝叶斯方法获取集成KPCA子模型,完成各残差空间的划分和集成。最后,在主空间中获得多个线性子模型以及在残差空间中获得多个集成的非线性子模型后,利用滑动窗口确定当前时刻监控效果最好的模型。采用田纳西-伊士曼过程验证了AERPCA的有效性。 展开更多
关键词 集成学习 自适应过程 核主成分分析 非线性过程监测 故障诊断
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基于MEWMA的自适应KLPP的非线性过程故障检测
3
作者 郭金玉 王霞 李元 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2033-2040,共8页
针对非线性动态过程中的微小扰动问题,本文提出一种基于多元指数加权移动平均(MEWMA)的自适应核局部保持投影(KLPP)的非线性过程故障检测算法.首先,构造一个具有动态特性的数据矩阵,并引入核函数,执行KLPP算法;其次,白化KLPP提取的特征... 针对非线性动态过程中的微小扰动问题,本文提出一种基于多元指数加权移动平均(MEWMA)的自适应核局部保持投影(KLPP)的非线性过程故障检测算法.首先,构造一个具有动态特性的数据矩阵,并引入核函数,执行KLPP算法;其次,白化KLPP提取的特征分量,并采用MEWMA预测非线性动态过程中的均值漂移;最后,将估计的均值漂移与白化后的特征分量相结合,构造一个自适应监控统计量,并利用核密度估计确定其控制限.将所提出的监测方案应用于一个非线性数值例子和(TE)过程进行仿真分析,仿真结果表明,该方法具有可行性和优越性. 展开更多
关键词 故障检测 非线性过程 多元指数加权移动平均 自适应监控统计量 核局部保持投影算法
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基于核PLS方法的非线性过程在线监控 被引量:20
4
作者 胡益 王丽 +1 位作者 马贺贺 侍洪波 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期2555-2561,共7页
针对过程监控数据的非线性特点,提出了一种基于核偏最小二乘(KPLS)的监控方法。KPLS方法是将原始输入数据通过核函数映射到高维特征空间,然后在高维特征空间再进行偏最小二乘(PLS)运算。与线性PLS相比,KPLS方法能充分利用样本空间信息,... 针对过程监控数据的非线性特点,提出了一种基于核偏最小二乘(KPLS)的监控方法。KPLS方法是将原始输入数据通过核函数映射到高维特征空间,然后在高维特征空间再进行偏最小二乘(PLS)运算。与线性PLS相比,KPLS方法能充分利用样本空间信息,建立起输入输出变量之间的非线性关系。与其他非线性PLS方法不同,KPLS方法只需要进行线性运算,从而避免非线性优化问题。在对过程进行监控时,首先采用KPLS方法建立模型,得到得分向量,然后计算出T2和SPE统计量及其相应的控制限。Tennessee Eastman(TE)模型上的仿真研究结果表明,所提方法比线性PLS方法具有更好的过程监控性能。 展开更多
关键词 核偏最小二乘 过程监控 非线性过程 质量预测
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基于多模型pH非线性过程的预测控制 被引量:20
5
作者 张智焕 王树青 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期29-31,55,共4页
对于强非线性系统 ,基于单一模型的传统预测控制系统的瞬态性能一般比较差 ,而克服这一缺点的直观且可行的方法是根据多个不同工作点建立多模型 ,通过在线切换设计自适应预测控制器 ,本文针对典型化工非线性对象 p H中和过程 ,应用多模... 对于强非线性系统 ,基于单一模型的传统预测控制系统的瞬态性能一般比较差 ,而克服这一缺点的直观且可行的方法是根据多个不同工作点建立多模型 ,通过在线切换设计自适应预测控制器 ,本文针对典型化工非线性对象 p H中和过程 ,应用多模型处理方法 ,提出了 p H过程的多模型预测控制设计方法 ;根据其工作范围建立了过程的多模型表示 ,然后在此基础上 ,设计了相应的预测控制器 ,通过模糊识别来调度控制器 ,从而获得大范围全局非线性对象的控制量 。 展开更多
关键词 多模型 模糊识别 预测控制 非线性系统 隶属度函数 连续搅拌槽反应器 pH非线性过程 化工过程
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数值求解地球物理反问题的非线性过程控制 被引量:4
6
作者 石玉梅 姚逢昌 +1 位作者 甘利灯 杜文辉 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2002年第6期589-593,共5页
从系统的观点出发 ,根据参考模型非线性控制的基本原理 ,本文导出了共轭梯度法迭代反演过程中的自适应控制规律 ,从而对反演过程进行了自动控制。模型计算结果表明 ,本文方法明显提高了反演系统的鲁棒性和稳定性 。
关键词 数值求解 非线性过程控制 自适应 参考模型 地球物理反演
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递归核PCA及其在非线性过程自适应监控中的应用 被引量:12
7
作者 谢磊 王树青 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1776-1782,共7页
PCA、PLS作为常用的多变量统计监控算法,一般适用于线性、定常的过程。针对实际工业过程的时变、非线性特性,提出了一种递归核PCA(RKPCA)方法用于非线性过程的自适应监控。RKPCA算法通过将递归奇异值分解推广到核空间,给出了核形式描述... PCA、PLS作为常用的多变量统计监控算法,一般适用于线性、定常的过程。针对实际工业过程的时变、非线性特性,提出了一种递归核PCA(RKPCA)方法用于非线性过程的自适应监控。RKPCA算法通过将递归奇异值分解推广到核空间,给出了核形式描述的递归KPCA算法,运算复杂度比KPCA明显降低,保证非线性监控模型能够在线更新。在Alstom工业燃气发生装置上的自适应监控表明,所提出的RKPCA算法能够及时跟踪非线性过程的时变特征,保证了监控模型的有效性。 展开更多
关键词 时变非线性过程 故障检测 递归核主元分析 自适应监控
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基于RISOMAP的非线性过程故障检测方法 被引量:10
8
作者 张妮 田学民 蔡连芳 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期2125-2130,共6页
化工过程监控数据存在非线性特点,且过程常常运行于多个模态,针对该类问题,提出基于相对等距离映射(relative isometric mapping,RISOMAP)的过程故障检测方法,该方法采用相对测地距离构造高维空间的距离关系阵,运用多维尺度变换(MDS)计... 化工过程监控数据存在非线性特点,且过程常常运行于多个模态,针对该类问题,提出基于相对等距离映射(relative isometric mapping,RISOMAP)的过程故障检测方法,该方法采用相对测地距离构造高维空间的距离关系阵,运用多维尺度变换(MDS)计算其低维嵌入输出,从高维数据中提取子流形信息和残差信息分别构造监控统计量进行故障检测,同时运用核ridge回归在线计算测试数据的低维输出,核矩阵通过综合相似度进行更新。数值算例和TE过程的仿真结果表明,RISOMAP方法可以更为有效地实施故障检测,故障检测的灵敏度较高,同时也为基于流形学习的多模态过程故障检测的实施提供了一条思路。 展开更多
关键词 相对测地距离 子流形 核ridge回归 故障检测 非线性过程 多模态过程
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基于稀疏核主元分析的在线非线性过程监控 被引量:10
9
作者 赵忠盖 刘飞 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期1773-1777,共5页
核主元分析(KPCA)适合非线性过程的监控,但存在计算量大、实时性差等缺点。提出一种基于稀疏KPCA(SKPCA)的过程监控方法,先使用SKPCA对正常建模数据进行加权,少数权值大的数据基本能代表全部正常数据的信息,因此稀化了建模数据,然后根... 核主元分析(KPCA)适合非线性过程的监控,但存在计算量大、实时性差等缺点。提出一种基于稀疏KPCA(SKPCA)的过程监控方法,先使用SKPCA对正常建模数据进行加权,少数权值大的数据基本能代表全部正常数据的信息,因此稀化了建模数据,然后根据稀化后的正常数据建立过程的KPCA模型,并提出监控指标,大大减少了计算量,提高了监控的实时性,最后以化工分离过程为对象,就KPCA与SKPCA的监控效果和实时性进行了详细的对比研究,结果表明了基于SKPCA监控方法的优越性。 展开更多
关键词 稀疏核主元分析 在线监控 非线性过程
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一种基于核独立元分析的非线性过程监控方法 被引量:5
10
作者 赵忠盖 刘飞 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第20期5585-5588,共4页
独立元分析(ICA)在线性过程监控中得到了成功的应用,但是实际工业过程大部分是非线性的。在利用核ICA(KICA)建立过程非线性模型的基础上,根据核技巧,给出了一种高维空间分离矩阵的排序和独立元个数的选择方法,并将监控指标扩展到高维空... 独立元分析(ICA)在线性过程监控中得到了成功的应用,但是实际工业过程大部分是非线性的。在利用核ICA(KICA)建立过程非线性模型的基础上,根据核技巧,给出了一种高维空间分离矩阵的排序和独立元个数的选择方法,并将监控指标扩展到高维空间,从而提出一种基于KICA的非线性过程监控方法,解决了ICA对非线性过程监控效果不理想的缺点。以田纳西-伊斯曼过程(TE过程)为例,对比了KICA与ICA的监控效果,结果证明了该方法的优越性。 展开更多
关键词 核独立元分析 过程监控 监控指标 非线性过程
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不同靶材超热电子和非线性过程特性的实验研究 被引量:1
11
作者 祁兰英 蒋小华 +2 位作者 李三伟 李朝光 张文海 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2000年第2期189-196,共8页
在“星光Ⅱ”上进行几种特殊靶材盘靶和特殊结构腔靶产生超热电子和非线性过程 (受激Raman散射 (SRS)、双等离子体衰变 (TPD)、受激布里渊散射 (SBS)特征实验研究。该实验表明 :低ZCH泡沫或CH膜对抑制超热电子预热和非线性过程的产生是... 在“星光Ⅱ”上进行几种特殊靶材盘靶和特殊结构腔靶产生超热电子和非线性过程 (受激Raman散射 (SRS)、双等离子体衰变 (TPD)、受激布里渊散射 (SBS)特征实验研究。该实验表明 :低ZCH泡沫或CH膜对抑制超热电子预热和非线性过程的产生是不利的 ,它们不作腔的第一打击面。 展开更多
关键词 超热电子 非线性过程 靶材 慢性约束聚度
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Mandelbrot数集和非线性过程的可视性图象 被引量:2
12
作者 胡纪阳 胡瑞安 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 1991年第4期26-32,共7页
本文通过Mondelbrot数集映象变换式,讨论了Riccati常微分方程的数值解是如何与其变换式相对应,并由此与非线性常微分方程相联系的,提出M-Euler数学模型和算法。非线性过程常见于机械、电气和力学中。研究表明,这类非线性常微分方程的数... 本文通过Mondelbrot数集映象变换式,讨论了Riccati常微分方程的数值解是如何与其变换式相对应,并由此与非线性常微分方程相联系的,提出M-Euler数学模型和算法。非线性过程常见于机械、电气和力学中。研究表明,这类非线性常微分方程的数值解的复变換式与M-数集有密切关系,它们具有分数维性质。本文研究了此类问题的理论、算法,并在计算机上输出可视性图象。 展开更多
关键词 非线性过程 常微分方程 Mandelbrot 数值解 RICCATI 分数维 吸引子 非线性微分方程 复变 数学模型
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非线性过程自优化控制的快速算法 被引量:3
13
作者 叶凌箭 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期40-46,共7页
针对非线性过程的自优化控制问题,提出了一种求取被控变量的快速算法.不同于线性过程的自优化控制,本文方法基于系统的非线性模型,并且最小化全局平均损失.为快速求解得到的非凸非线性规划问题,作者对其进行了简化.讨论了被控变量解空... 针对非线性过程的自优化控制问题,提出了一种求取被控变量的快速算法.不同于线性过程的自优化控制,本文方法基于系统的非线性模型,并且最小化全局平均损失.为快速求解得到的非凸非线性规划问题,作者对其进行了简化.讨论了被控变量解空间的相关特性,阐述了引入的正交酉约束的合理性,并进一步提出了求解次优被控变量的解析法.对一个数值算例和蒸发过程的研究结果表明,提出的快速算法是便捷的、有效的. 展开更多
关键词 化工过程 自优化控制 被控变量 非线性过程
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基于核函数PCA的非线性过程实时监控方法 被引量:1
14
作者 王华忠 俞金寿 《华东理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期783-786,824,共5页
为了克服基于主元分析的过程监控方法非线性处理能力弱的缺点和降低基于非线性主元分析的过程监控方法的计算复杂度,提出了将核函数PCA监控方法用于复杂工业过程实时监控系统的开发研究,并讨论了核函数参数选择对系统性能的影响。核函数... 为了克服基于主元分析的过程监控方法非线性处理能力弱的缺点和降低基于非线性主元分析的过程监控方法的计算复杂度,提出了将核函数PCA监控方法用于复杂工业过程实时监控系统的开发研究,并讨论了核函数参数选择对系统性能的影响。核函数PCA能有效地提取过程变量的非线性关系,而且计算复杂度低,便于在线实施。仿真结果表明该方法是一种有前途的复杂过程非线性实时监控技术。 展开更多
关键词 核函数主元分析(核函数PCA) 过程监控 非线性过程
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基于核质量潜结构投影的非线性过程质量监测方法
15
作者 胡静 王春霞 +1 位作者 文成林 李平 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期737-742,共6页
提出一种与质量相关的核潜结构投影方法,并将其应用于非线性过程的质量监测中.结果表明,与KPLS方法在过程潜变量空间监测质量相关的变化不同,新方法通过将质量变量空间进一步分为3个子空间,实现了对包含能被过程解释的质量部分以及不能... 提出一种与质量相关的核潜结构投影方法,并将其应用于非线性过程的质量监测中.结果表明,与KPLS方法在过程潜变量空间监测质量相关的变化不同,新方法通过将质量变量空间进一步分为3个子空间,实现了对包含能被过程解释的质量部分以及不能被过程解释的质量部分的完整质量监测.同时,通过TE仿真案例验证了新方法的有效性. 展开更多
关键词 核质量潜结构投影 非线性过程 质量监测
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热带东风气流中低压形成的非线性过程
16
作者 袁金南 万齐林 《大气科学》 CSCD 北大核心 2004年第3期424-432,共9页
从有水平辐合辐散的赤道 β平面浅水方程出发 ,采用变量替换和小参数展开法 ,推导出了热带纬向气流作用下的非线性近似方程 ,给出了非线性方程孤立波解和一阶近似方程u1 、v1 、1 的形式解。由此讨论了热带东风气流中的低压形成。结... 从有水平辐合辐散的赤道 β平面浅水方程出发 ,采用变量替换和小参数展开法 ,推导出了热带纬向气流作用下的非线性近似方程 ,给出了非线性方程孤立波解和一阶近似方程u1 、v1 、1 的形式解。由此讨论了热带东风气流中的低压形成。结果表明 :( 1 )在热带东风气流或热带东风弱切变气流中 ,可以得到低压形势结构 ;东风气流弱切变不影响低压纬向宽度 ,而对低压强度和低压中心位置有一定的影响。 ( 2 )当热带东风气流减弱时 ,低压中心位置偏北 ,低压强度增强 ,低压纬向宽度变大 ;在东风气流中 ,低压中心位于 1 5~ 2 0°N之间 。 展开更多
关键词 热带东风气流 低压形成 非线性过程 变量替换 小参数展开
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基于KSFDA-SVDD的非线性过程故障检测方法 被引量:9
17
作者 张汉元 田学民 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期827-832,共6页
慢特征分析(SFA)是一种无监督的线性学习算法,没有考虑过程数据的类别信息和非线性特征。针对此问题,提出一种基于核慢特征判别分析(KSFDA)和支持向量数据描述(SVDD)的非线性过程故障检测方法KSFDA-SVDD。该方法首先利用核技巧将数据从... 慢特征分析(SFA)是一种无监督的线性学习算法,没有考虑过程数据的类别信息和非线性特征。针对此问题,提出一种基于核慢特征判别分析(KSFDA)和支持向量数据描述(SVDD)的非线性过程故障检测方法KSFDA-SVDD。该方法首先利用核技巧将数据从原始空间映射到高维空间,然后通过最大化正常工况数据和故障模式数据之间伪时间序列的时间变化同时最小化正常工况数据内部伪时间序列的时间变化计算判别矩阵,最后利用SVDD描述采用判别矩阵降维后的正常工况数据的分布域,构建监控统计量检测过程故障。在连续搅拌反应器(CSTR)过程上的仿真结果表明所提出方法的故障检测性能优于传统的KPCA方法。 展开更多
关键词 慢特征分析 判别分析 支持向量数据描述 非线性过程 故障检测
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初始状态不确定的非线性过程系统状态估计的鲁棒粒子滤波方法
18
作者 曹婷婷 张正江 郑崇伟 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期3826-3832,共7页
在过程系统的控制与故障检测等方面,状态估计发挥着重要作用。针对非线性过程系统状态估计过程中初始状态不确定性问题,提出一种鲁棒粒子滤波方法。该方法首先引入初始状态准确性间接判定准则,根据判定的结果来选择是否进行基于观测偏... 在过程系统的控制与故障检测等方面,状态估计发挥着重要作用。针对非线性过程系统状态估计过程中初始状态不确定性问题,提出一种鲁棒粒子滤波方法。该方法首先引入初始状态准确性间接判定准则,根据判定的结果来选择是否进行基于观测偏差反馈机制的初始状态迭代改进。初始值准确性较差时,可以通过初始状态迭代改进策略使最终的初始粒子更接近真实的初始状态,从而增加产生初始粒子的正确性概率,通过粒子滤波迭代得到更准确的状态估计结果。将提出的鲁棒粒子滤波方法与传统粒子滤波方法应用于两个非线性动态系统实例中,结果验证了所提出方法的有效性与鲁棒性。 展开更多
关键词 非线性过程系统 初始状态 状态估计 鲁棒粒子滤波方法
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基于邻域保持嵌入的主多项式非线性过程故障检测 被引量:7
19
作者 李元 姚宗禹 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1001-1008,共8页
针对化工过程的变量数据维数高、非线性的问题,提出基于邻域保持嵌入(NPE)-主多项式分析(PPA)的过程故障检测算法.应用NPE算法提取高维数据的低维子流形,能够解决传统的线性降维算法不能提取局部结构信息的问题,对维数进行约减.利用PPA... 针对化工过程的变量数据维数高、非线性的问题,提出基于邻域保持嵌入(NPE)-主多项式分析(PPA)的过程故障检测算法.应用NPE算法提取高维数据的低维子流形,能够解决传统的线性降维算法不能提取局部结构信息的问题,对维数进行约减.利用PPA法时,使用一组灵活的主多项式分量来描述数据,能够有效地捕捉过程数据中固有的非线性结构.在降维后的流形空间进行主多项式分析并建立Hotelling’s T^(2)和平方预测误差统计量模型,同时确定控制限以进行故障检测.最后,通过一组非线性数值实例和Tennessee Eastman化工过程数据,将NPE-PPA算法与传统的核主元分析法、PPA法进行对比分析,验证所提算法的有效性及优越性. 展开更多
关键词 邻域保持嵌入 主多项式分析 非线性过程 故障检测
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缺失数据下基于EM算法的非线性过程建模 被引量:5
20
作者 王幼琴 赵忠盖 刘飞 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期931-939,共9页
线性时变参数系统(LPV)将多阶段、非线性的过程建模转化为线性多模型的辨识问题,近年来得到了极大关注。考虑缺失数据下LPV系统的离线建模问题,首先引入一个二进制变量表征输出样本缺失状态,选取过程关键变量作为调度变量,确定主要工况... 线性时变参数系统(LPV)将多阶段、非线性的过程建模转化为线性多模型的辨识问题,近年来得到了极大关注。考虑缺失数据下LPV系统的离线建模问题,首先引入一个二进制变量表征输出样本缺失状态,选取过程关键变量作为调度变量,确定主要工况点;然后围绕不同工况点建立局部子模型,将输出缺失部分和采样数据的模型归属当作隐藏变量,利用EM算法进行参数估计,再采用高斯权重函数融合各子模型。最后分别针对典型二阶过程和连续搅拌反应釜(CSTR),运用提出的多模型和算法进行仿真实验,表明有效性。 展开更多
关键词 非线性过程 LPV系统 多模型 缺失数据 EM算法 参数估计
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