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非高斯过程与微小故障的故障检测方法

上海交通大学学报 2015年第6期49卷 775-779,785页

作者：郭天序陈茂银周东华清华大学自动化系北京100084

针对生产过程中数据服从非高斯分布的故障检测问题进行了讨论,给出了一个改进的基于稀疏表示的故障检测方法,并通过构建重构误差控制限和距离控制限区间,提高了基于稀疏表示的故障检测水平;给出了在统一框架下的微小故障检测方法,并通... 详细信息

针对生产过程中数据服从非高斯分布的故障检测问题进行了讨论,给出了一个改进的基于稀疏表示的故障检测方法,并通过构建重构误差控制限和距离控制限区间,提高了基于稀疏表示的故障检测水平;给出了在统一框架下的微小故障检测方法,并通过在微小故障字典矩阵中引入时间常数t来提高针对微小故障的检测水平;通过两例数值仿真验证了方法的有效性,并与经典的基于主元分析的故障检测方法进行了对比.结果表明,所提出的方法在上述2种情况下的故障检测水平均超过基于主元分析的故障检测水平.

关键词：稀疏表示非高斯过程微小故障故障检测

支持向量数据描述性能优化及其在非高斯过程监控中的应用

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化工学报 2010年第8期61卷 2072-2077页

作者：张建明许仙珍谢磊王树青浙江大学智能系统与控制研究所工业控制技术国家重点实验室浙江杭州310027

针对传统统计过程监控假设数据服从高斯分布的不足,提出了基于混合信号模型(MSM)及支持向量数据描述(SVDD)的非高斯过程监控方法。混合信号模型中包含了高斯、非高斯信号源及过程测量噪声,给出了基于混合信号模型的过程测量变量分解方... 详细信息

针对传统统计过程监控假设数据服从高斯分布的不足,提出了基于混合信号模型(MSM)及支持向量数据描述(SVDD)的非高斯过程监控方法。混合信号模型中包含了高斯、非高斯信号源及过程测量噪声,给出了基于混合信号模型的过程测量变量分解方法、统计量的定义及其分布。针对非高斯信号源监控,提出了SVDD核参数化的一般形式及其优化算法。工业实际数据中的应用表明,通过SVDD核函数优化,可准确地对数据的非高斯特性进行刻画,及时地发现工业过程中出现的异常情况。

关键词：支持向量数据描述微粒群优化统计监控非高斯过程

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非高斯过程故障检测与诊断方法研究

非高斯过程故障检测与诊断方法研究

作者：刘洪彬沈阳理工大学

学位级别：硕士

非高斯过程的故障检测与诊断对工业生产的安全保障意义重大。近几年，石油化工、锅炉冶炼等企业的爆炸或泄露事故屡见不鲜。正是如此，复杂过程的故障检测与诊断的研究工作也随之大力开展。其中，非高斯过程的故障检测与诊断占有很大比... 详细信息

非高斯过程的故障检测与诊断对工业生产的安全保障意义重大。近几年，石油化工、锅炉冶炼等企业的爆炸或泄露事故屡见不鲜。正是如此，复杂过程的故障检测与诊断的研究工作也随之大力开展。其中，非高斯过程的故障检测与诊断占有很大比重，因为大部分工业过程都是非线性、非高斯的。本文主要以三容水箱为例，在搜集相关文献综述的基础上，研究非高斯过程的故障检测与诊断方法。首先，建立非高斯过程的动态模型。三容水箱的建模采用Matlab中的Simulink工具，利用三容水箱的状态方程和约束条件，模块化的组建三容水箱动态过程。由于本文主要研究非高斯过程的故障检测与诊断，所以同时建立了故障模型。针对三容水箱单一故障，设置了水箱泄露、管道堵塞、电机故障、传感器故障四大类故障，并且对所采集数据进行了相应分析。针对怎样判断一个过程是否为非高斯过程，采用了一种基于Matlab函数的判别方法。其次，非高斯过程的故障检测方法研究。针对主成分分析和独立成分分析两种方法进行讨论，利用它们各自的I2、SPE和T2、SPE统计方法进行过程监控。一旦发生故障，就立即对故障数据进行诊断。这里，对ICA和PCA两种方法进行了对比。经过实验证明，ICA更适合于非高斯过程的故障检测。再次，非高斯过程的故障诊断方法研究。为了对比，本文首先对传统的神经网络方法进行了实验，包括BP神经网络、概率神经网络和自组织神经网络。在此基础上，提出了两种故障诊断改进新方法，分别是聚类PNN方法和增量自组织神经网络方法。它们能够提高故障诊断的有效性和快速性。最后，为了方便应用于实际过程，利用Visual Basic编程语言设计一个故障检测与诊断平台。其中，包含了数据采集、故障报警、数据保存等功能，验证了本文的故障检测与诊断方法可靠性。同时，设计了一套应用于工业过程的网络架构，使故障检测与诊断和过程控制联系到一起，能够实现远程故障监控，更有力的提高了安全性。

关键词：非高斯过程故障检测与诊断独立成分分析聚类概率神经网络增量自组织神经网络

非高斯风荷载极值估计:基于HPM转换过程的经验公式

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北京工业大学学报 2024年第2期50卷 180-186页

作者：赵衍刚邹春岳冀骁文黄国庆北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 重庆大学土木工程学院重庆400045

风荷载极值概率信息对于结构抗风可靠性设计十分重要,基于Hermite多项式模型(Hermite polynomial model,HPM)转换过程方法由于在估计强非高斯性风荷载极值方面表现优异,因而受到研究人员的青睐从而被广泛应用。另一方面,该方法的使用过... 详细信息

风荷载极值概率信息对于结构抗风可靠性设计十分重要,基于Hermite多项式模型(Hermite polynomial model,HPM)转换过程方法由于在估计强非高斯性风荷载极值方面表现优异,因而受到研究人员的青睐从而被广泛应用。另一方面,该方法的使用过程烦琐且有较强的理论性,不利于工程应用。为此,该文基于该方法提出非高斯风荷载极值估计的经验公式,首先系统地阐述基于HPM转换过程方法,接着对风荷载的极值分布函数模型展开讨论,之后通过回归分析提出风荷载极值分布函数的经验公式,并对其适用性和精确性加以验证。研究成果表明,仅需知晓风荷载若干统计特征的情况下,经验公式可快速估计风荷载极值,精度上与HPM转换过程方法基本相同,而在效率和便捷性方面显著提升,便于在工程中推广使用。

关键词：非高斯过程风荷载极值 Hermite多项式模型 Gumbel分布广义极值分布经验公式

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脉动风速过程模拟的正交展开-随机函数方法

振动与冲击 2014年第8期33卷 120-124页

作者：刘章军万勇曾波三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002

在随机过程的正交展开基础上,采用随机函数的思想,提出了脉动风速随机过程模拟的正交展开-随机函数方法。通过将展开式中的一组标准正交随机变量表达为基本随机变量的正交函数形式,实现了用一个基本随机变量来表达原随机过程的目的。应... 详细信息

在随机过程的正交展开基础上,采用随机函数的思想,提出了脉动风速随机过程模拟的正交展开-随机函数方法。通过将展开式中的一组标准正交随机变量表达为基本随机变量的正交函数形式,实现了用一个基本随机变量来表达原随机过程的目的。应用正交展开-随机函数方法,对脉动风速随机过程进行模拟分析。结果表明,在二阶数值统计意义上,仅需用一个基本随机变量即可对脉动风速随机过程进行精确模拟,进而体现了正交展开-随机函数方法的有效性和优越性。

关键词：脉动风速模拟正交展开随机函数高斯过程非高斯过程

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基于正交独立成分分析的过程数据建模

信息与控制 2016年第5期45卷 551-555页

作者：罗明英侍洪波谭帅华东理工大学化工过程先进控制和优化技术教育部重点实验室上海200237

针对非高斯数据分布过程中回归预测精度不足的问题,提出一种在独立成分分析(ICA)的基础上与正交信号校正(OSC)相结合的多元线性回归(MLR)方法——正交独立成分回归(O-ICR).首先将原输入数据通过正交ICA(O-ICA)进行预处理,去除ICA在提取... 详细信息

针对非高斯数据分布过程中回归预测精度不足的问题,提出一种在独立成分分析(ICA)的基础上与正交信号校正(OSC)相结合的多元线性回归(MLR)方法——正交独立成分回归(O-ICR).首先将原输入数据通过正交ICA(O-ICA)进行预处理,去除ICA在提取高阶统计量时带来的与Y无关的干扰变化,然后对校正后的X提取独立成分,代替原输入数据建立与Y之间的回归预测模型.与传统的ICR相比,该方法提取的独立成分经过校正可使回归模型的预测精度更高.最后通过Tennessee Eastman(TE)过程的质量预测仿真,验证了该建模方法的有效性.

关键词：质量预测非高斯过程正交信号校正独立成分分析

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结构风振响应极值估计方法比较

工程力学 2015年第12期32卷 77-83页

作者：武岳陈龙吴迪哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090 上海天华建筑设计有限公司上海200235 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

为考察基于高斯分布假定的工程极值估计方法对结构风振响应极值估计的准确性,以单层球面网壳结构为例,首先通过重复采样风洞实验和重复风振响应分析,获得了超过1000个以上的结构风振响应时程样本;其次利用经典极值理论根据大量样本确定... 详细信息

为考察基于高斯分布假定的工程极值估计方法对结构风振响应极值估计的准确性,以单层球面网壳结构为例,首先通过重复采样风洞实验和重复风振响应分析,获得了超过1000个以上的结构风振响应时程样本;其次利用经典极值理论根据大量样本确定结构风振响应的极值准确值,作为评价标准;然后分别采用几种常用的工程极值估计方法,包括峰值因子法、改进Hermite模型法和Sadek-Simiu法,仅根据单个样本确定极值;最后通过对众多极值估计值进行统计分析,系统考察了不同方法极值估计结果的稳定性和准确性。结果表明,峰值因子法估计结果的离散性较小,但数值多数偏低;改进Hermite模型法估计结果的离散性较大,且数值多数偏高;Sadek-Simiu法的离散性介于二者之间,且估计结果与准确值较为接近,因而建议在进行工程极值估计时采用。

关键词：极值估计峰值因子法改进Hermite模型法 Sadek-Simiu法非高斯过程

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屋盖结构非高斯风压场两步快速模拟法研究

建筑结构学报 2010年第4期31卷 78-85页

作者：李璟韩大建广东工业大学土木与交通工程学院广东广州510006 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510640

作用于屋盖结构上的风压场具有明显的非高斯特性。针对这个特点,采用三次多项式表达风压过程和虚拟高斯过程之间的转换关系,推导出关于多项式所含参数的非线性方程组,利用高斯随机向量联合矩的特性获得相关函数的转换关系,从而建立了一... 详细信息

作用于屋盖结构上的风压场具有明显的非高斯特性。针对这个特点,采用三次多项式表达风压过程和虚拟高斯过程之间的转换关系,推导出关于多项式所含参数的非线性方程组,利用高斯随机向量联合矩的特性获得相关函数的转换关系,从而建立了一种多变量平稳非高斯风压场的模拟方法。为了进一步提高计算效率和适应大型屋盖非线性风振响应分析的需要,将上述方法与本征正交分解法相结合,并采用B样条曲面插值技术,提出了屋盖结构非高斯风压场两步快速模拟的新方法。通过一个大跨度体育场屋盖的风压场计算,模拟了建议方法的计算过程。计算结果表明,建议方法模拟精度和计算效率较高,说明该方法应用于大型屋盖风压场计算的显著优势。

关键词：屋盖结构风压场模拟非高斯过程三次多项式 B样条插值

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大跨度屋盖结构非高斯风压场的一种模拟方法

工程力学 2009年第5期26卷 80-87页

作者：李璟韩大建华南理工大学土木工程系广州510640

作用于屋盖结构上的风压场具有明显的非高斯特性。这个特点,提出一种多变量平稳非高斯风压场模拟的新方法。该文首次采用三次多项式表达风压过程和高斯过程之间的转换关系,推导出关于多项式所含参数的非线性方程组,利用高斯随机向量联... 详细信息

作用于屋盖结构上的风压场具有明显的非高斯特性。这个特点,提出一种多变量平稳非高斯风压场模拟的新方法。该文首次采用三次多项式表达风压过程和高斯过程之间的转换关系,推导出关于多项式所含参数的非线性方程组,利用高斯随机向量联合矩的特性获得相关函数的转换关系。通过上述方法,将非高斯风压场表达为一个虚拟的多变量高斯过程,从而采用谐波合成法生成风压过程样本。通过一个大跨度体育场屋盖的风压场计算,演示了该方法的模拟过程。计算结果表明:该方法模拟精度高,计算效率也高,说明该法应用于大型屋盖风压场计算的显著优势。

关键词：屋盖结构非高斯过程风压场模拟三次多项式最大熵方法