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计算机集成制造系统 2023年第2期29卷 460-473页

作者：金怀平黄成董守龙黄思杨彪钱斌陈祥光昆明理工大学信息工程与自动化学院云南昆明650500 北京理工大学化学与化工学院北京100081 云南化工设计院有限公司云南昆明650051

鉴于流程工业过程的非线性、多时段、多模式、时变性等复杂过程特性,导致传统的全局和集成学习软测量方法预测性能不佳,提出一种基于多相似度局部状态辨识的集成学习自适应软测量建模方法。该方法在离线建模阶段,从不同相似度准则出发... 详细信息

鉴于流程工业过程的非线性、多时段、多模式、时变性等复杂过程特性,导致传统的全局和集成学习软测量方法预测性能不佳,提出一种基于多相似度局部状态辨识的集成学习自适应软测量建模方法。该方法在离线建模阶段,从不同相似度准则出发辨识局部过程状态,进而生成多样性的局部模型;在线预测阶段,通过双层集成策略实现模型的在线动态选择、模型权重自适应确定、局部预测结果融合;在线更新阶段,通过KL散度评价当前与相邻状态数据分布的差异性以实现概念漂移的实时检测,进而决定是否在线添加局部模型。将新获取的离线检测值添加入建模数据库。通过工业金霉素发酵过程和脱丁烷塔过程验证了所提方法的有效性和优越性。

关键词：软测量集成学习自适应时变特征多相似度局部状态辨识高斯过程回归

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基于时空局部学习的集成自适应软测量方法

引用

仪器仪表学报 2023年第1期44卷 231-241页

作者：黄成金怀平王彬钱斌杨彪昆明理工大学信息工程自动化学院昆明650500 华能澜沧江水电股份有限公司昆明650214

集成软测量方法已被广泛应用于流程工业关键质量参数实时估计。但是,常规集成建模方法在基模型构建过程中往往局限于挖掘样本之间的空间关系,忽略了样本间的时序关系,从而导致过程局部状态挖掘不充分、基模型间多样性不足等问题。其次,... 详细信息

集成软测量方法已被广泛应用于流程工业关键质量参数实时估计。但是,常规集成建模方法在基模型构建过程中往往局限于挖掘样本之间的空间关系,忽略了样本间的时序关系,从而导致过程局部状态挖掘不充分、基模型间多样性不足等问题。其次,传统软测量方法由于缺乏自适应机制而无法有效处理过程时变特征,从而导致模型性能发生退化。为此,提出一种基于时空局部学习(STLL)的集成自适应软测量方法。该方法首先通过移动窗口、即时学习技术分别挖掘样本间的时序关系和空间关系,并采用统计假设检验实现冗余状态剔除,进而构建多样性的时空局部高斯混合回归(GMR)模型。然后,基于在线选择性集成策略实现局部预测结果的自适应融合。此外,引入双重自适应机制以缓解模型性能退化问题。实验结果显示,相较于非自适应全局GMR模型、时间局部学习集成GMR模型、空间局部学习集成GMR模型,所提方法在金霉素发酵过程中的预测精度分别提升了70.3%,14.9%,27.8%;在脱丁烷塔过程中,分别提升了31.9%,21.2%,19.3%。

关键词：软测量集成学习自适应机制概念漂移局部状态辨识高斯混合回归

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