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基于ICA及多参数的流程工业性能监控方法研究

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基于ICA及多参数的流程工业性能监控方法研究

作者：张娟娟苏州大学

学位级别：硕士

现代流程工业具有规模大、复杂性高、变量多且耦合性强等特点,使得生产过程发生事故的可能性增大。为了获得稳定、持续的高质量产品,对这些设备进行早期、准确的故障检测与诊断是必需的。针对流程工业过程对象的特点,本文以田纳西-伊斯... 详细信息

现代流程工业具有规模大、复杂性高、变量多且耦合性强等特点,使得生产过程发生事故的可能性增大。为了获得稳定、持续的高质量产品,对这些设备进行早期、准确的故障检测与诊断是必需的。针对流程工业过程对象的特点,本文以田纳西-伊斯曼过程为对象,以独立分量分析算法提取的独立分量为基础,实现对该过程进行监控的目的。本文所作的主要工作如下: （1）针对流程工业的采样数据不一定服从正态分布的特点,利用独立分量分析（ICA）算法对系统性能进行监控就可以避免数据服从正态分布的假定。通过独立分量分析算法提取正常工况下的独立分量并构成特征子空间,进一步以过程变量在该空间上投影系数矩阵的变化被作为监控指标对系统性能进行监控。由Tennessee-Eastman过程的仿真研究表明,该算法是可行的,能够较早地检测出故障的发生。（2）ICA中的各独立分量没有重要程度的差别,对于实际工业过程而言,一般并不能确切知道独立分量的个数,而目前也没有较好的方法确定最优的独立分量的个数。本文中首先利用应用方面比较成熟的主元分析（PCA）方法对数据进行降维,再对降维后的数据进行ICA分析,避免了ICA中确定独立分量个数的问题。由Tennessee-Eastman过程的数据重构表明该方法得到的独立分量保留了原数据的信息。（3）典型的工业过程的测量数据是自相关的,当前时刻的测量与先前时刻的测量并不是独立的,实际上它们构成时间序列。考虑到这些测量数据的动态特性,提出一种基于动态独立分量分析（DICA）的系统性能监控算法,这就解决了传统ICA静态建模的问题。利用DICA对Tennessee-Eastman过程的进行性能监测,获得了较满意的结果。（4）探讨了一种基于多参数的故障状态检测方法。该方法从现场实际检测的时间序列中提取出系统的数字特征,并由这些特征值构成表征运行状态的状态矩阵,通过各矩阵之间的距离进而识别出系统的运行状态或故障类型。Tennessee-Eastman仿真表明状态矩阵对不同的运行状态具有较好的区分性。最后,通过对研究工作的总结,提出有待研究的课题及今后工作的重点。

关键词：流程工业独立分量分析性能监控多参数故障检测

Docker容器的性能监控和日志服务的设计与实现

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Docker容器的性能监控和日志服务的设计与实现

作者：仇臣浙江大学

学位级别：硕士

作为新兴的云平台,Docker打破了传统以虚拟机为基础的云计算形式,以容器为基本单位为开发人员提供构建、发布和运行分布式应用所需的平台。目前,在性能监控和日志服务方面,Docker平台仅仅支持对单个容器信息的命令查询,功能相对欠缺,无... 详细信息

作为新兴的云平台,Docker打破了传统以虚拟机为基础的云计算形式,以容器为基本单位为开发人员提供构建、发布和运行分布式应用所需的平台。目前,在性能监控和日志服务方面,Docker平台仅仅支持对单个容器信息的命令查询,功能相对欠缺,无法从整体上为分布式应用提供完善的性能监控方案,这也限制Docker平台上应用的发展前景。首先,本文基于Docker平台现有功能,对Docker容器的性能监控服务进行了研究与完善,设计实现了分布式容器应用的性能监控方案,并设计实现了警报功能用于辅助监控服务,用户通过本系统即可直观地监控其部署在Docker平台上的应用状态及资源使用情况,解决了当前无法对Docker容器集群进行整体监控的问题,使部署在Docker云平台上的应用能更稳定、健壮地运行,并为应用的性能调优提供了基础。此外,本文分析了当前Docker容器日志管理上的不足,利用Fluentd和MongoDB组件进行封装再设计,使用Etcd技术记录日志数据的复杂关系,设计实现消息队列机制以提高日志传输的性能,设计实现数据库分片副本机制以提供高可用的数据库集群,弥补了当前Docker云平台上的应用日志缺乏整体性管理的弊端,实现了对应用在多节点、多容器中所产生的复杂日志的收集传输、汇总存储及快速检索,为Docker容器应用的运维调优及排错提供了基础。最后,本文对系统的功能进行了测试检验。本文中的内容对Docker平台服务的集成和完善有一定的参考意义。

关键词：云计算 Docker 容器性能监控日志

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基于子空间模型预测控制器的性能监控

基于子空间模型预测控制器的性能监控

作者：刘伟中国石油大学

学位级别：硕士

预测控制系统在复杂的工业过程中有着越来越广泛的应用，其性能监控技术的研究对提高过程控制质量、提升企业生产效率、促进先进控制的推广具有重要意义。本文在回顾了传统控制器性能评价方法的基础上提出了几种针对多变量模型预测控制... 详细信息

预测控制系统在复杂的工业过程中有着越来越广泛的应用，其性能监控技术的研究对提高过程控制质量、提升企业生产效率、促进先进控制的推广具有重要意义。本文在回顾了传统控制器性能评价方法的基础上提出了几种针对多变量模型预测控制器的性能监控方法，主要内容包括以下几个方面：从理论和应用方面综述了这一领域的研究现状并提出存在的问题;介绍了基于子空间的模型预测控制算法，针对Wood-Berry塔过程进行控制仿真;回顾了几种基础性的控制器性能评价方法，并分别进行仿真学习。针对传统LQG基准需先设计LQG控制器并将其施加到工业过程获取数据方能建立性能评价基准的不足，给出一种基于子空间的LQG性能评价基准。对过程历史操作数据通过子空间模型辨识获得子空间矩阵，进而完成控制器的设计并直接构造LQG性能评价基准，对基于子空间的模型预测控制系统的性能进行实时评价，将控制器设计和控制系统性能评价两个步骤归一到一个统一的框架中，即控制器设计和性能评价仅需要子空间矩阵。在Wood-Berry塔上的仿真研究验证了所提方法的可行性和有效性。针对历史性能指标选择基准数据没有可靠标准及传统设计性能指标易受不可测干扰影响的弊端，给出一种基于统计过程控制的设计性能指标的性能评价方法。以设计模型预测控制器的目标函数为性能评价基准，为综合评价控制系统一段时间内的整体性能，求取指标的平均形式，利用时间序列模型预测指标的输出，通过对预测误差的监控来评价控制系统的性能。利用基于距离的判别分析方法对性能下降源进行诊断。在Wood-Berry塔上的仿真研究验证了所提方法的可行性和有效性。

关键词：模型预测控制子空间辨识性能监控 LQG基准设计性能指标

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数据驱动的预测控制器性能监控

数据驱动的预测控制器性能监控

作者：张光明上海交通大学

学位级别：硕士

预测控制器性能监控对于保证过程平稳运行,提升生产效益具有重要的理论和实际意义。如何有效利用现场大量输入输出数据,设计反映预测控制器运行实际状况的性能指标,并给出性能监控的系统性方法,是数据驱动的预测控制器性能监控的关键问... 详细信息

预测控制器性能监控对于保证过程平稳运行,提升生产效益具有重要的理论和实际意义。如何有效利用现场大量输入输出数据,设计反映预测控制器运行实际状况的性能指标,并给出性能监控的系统性方法,是数据驱动的预测控制器性能监控的关键问题。本文针对这一问题,围绕数据驱动的预测控制器性能评价和诊断的综合方法,展开了系统研究,以期为预测控制器性能的有效监控提供可行思路。本文首先介绍了数据驱动的预测控制器性能监控的研究目的和意义,并对国内外的研究现状进行了综述。在此基础上,针对数据驱动的预测控制器性能监控两部分主要内容:性能评价和性能诊断,展开研究。针对数据驱动的预测控制器性能评价部分,提出一种基于主元分析的性能评价方法。结合主元分析统计监控方法,针对过程变量符合正态分布的特性,提出一种基于马氏距离的综合性能指标,该指标利用过程输入输出数据,可以融合主元空间和残差空间的系统信息,从而改善评价效果。在此基础上,对性能指标的基准进行推导,并设计性能评价的具体步骤。最后,在Wood-Berry精馏塔过程进行数值仿真对所提方法进行验证。针对数据驱动的预测控制器性能诊断部分,提出一种基于支持向量机的性能诊断方法。考虑导致预测控制器性能下降的四种常见原因:噪声方差变化;过程模型失配;控制器控制变量约束饱和;控制器被控变量约束饱和,将预测控制器性能模式相应分成四类,并提取过程在主元和残差空间的信息变化作为各性能模式的特征。考虑上述四种性能模式,利用过程输入输出数据,通过支持向量机训练性能模式分类器,用于四类性能模式的诊断和判别。最后,在Wood-Berry精馏塔过程进行数值仿真对所提方法进行验证。结合东大多功能实验平台,对所提方法在实际运用的有效性进行了验证。首先搭建双容液位系统的预测控制器性能监控实验环境。然后对所提出的预测控制器性能评价和性能诊断分别进行了实验验证。实验结果表明,所提方法取得了理想的监控效果,较之其他方法,漏报率和误报率均比较低,改善了评价效果,并在监测出预测控制器性能出现下降后,能够诊断导致下降的原因,从而验证了文本所提出方法的有效性和可行性。

关键词：数据驱动预测控制器性能监控性能评价性能诊断

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多变量模型预测控制器性能监控方法研究

多变量模型预测控制器性能监控方法研究

作者：陈功泉中国石油大学

学位级别：硕士

模型预测控制器性能监控技术在提升企业生产效率、提高过程控制质量、促进先进控制策略的推广及应用方面有着重要的理论意义和应用价值。本文在讨论了传统控制器性能评价方法的基础上将其推广到多变量模型预测控制器的性能监控,提出了... 详细信息

模型预测控制器性能监控技术在提升企业生产效率、提高过程控制质量、促进先进控制策略的推广及应用方面有着重要的理论意义和应用价值。本文在讨论了传统控制器性能评价方法的基础上将其推广到多变量模型预测控制器的性能监控,提出了几种针对多变量模型预测控制器的性能监控方法,主要内容包括以下几个方面: 概述了控制器性能评价与诊断的基本原理、相关算法,从理论和应用方面总结了这一领域的研究现状以及存在的问题。重点对基于协方差的多变量控制器性能评价算法进行了较详细的阐述及仿真分析。考虑到对控制器性能变化影响因素的定位问题,提出了一种基于子空间距离的MPC控制器性能诊断方法。该方法在协方差性能基准的基础上,引入特征向量子空间来描述各性能类别的特征,建立子空间距离来度量实时数据和各类别数据的相似性;采用角度聚类分析的思想,以距离为度量函数来确定监控数据所对应的类别,从而定位引起MPC控制器性能下降的原因。在Wood-Berry过程上的仿真分析验证了方法的有效性。针对多变量预测控制器性能评价指标近似估计的问题,提出了一种基于2-范数的多变量MPC控制器性能监控方法。通过对当前过程数据与基准数据实施奇异值分解,构造2-范数性能基准。提取过程数据中的特征方向信息并建立对应的类别;定义特征向量角度来描述当前数据与提前建立的类别数据的相似度,利用角度分类器实现对模型预测控制器性能恶化源的定位。在Wood-Berry过程上的仿真结果验证了方法的有效性。通过提取过程数据的对应分析协方差建立性能评价指标,提出了一种基于对应分析的模型预测控制器性能监控方法。构造过程数据的主轴子空间来描述不同类别数据的性能特性,通过子空间相似因子来描述当前数据与提前建立的类别数据之间的相似度,通过聚类算法设计分类器来识别性能类别,从而实现性能诊断。在Wood-Berry过程上的仿真结果验证了方法的有效性。通过对监控变量集进行DPCA建模,提出了一种基于DPCA的预测控制器性能监控方法。获取Hotelling统计量作为性能基准来实现针对MPC控制器的性能监控。借助聚类分析的思想,通过确定相应的性能影响因素的特征,利用复合加权动态相似因子来定位引起性能下降的原因,达到控制器性能诊断的目的。在Shell塔上的仿真结果验证了此方法的有效性。

关键词：模型预测控制性能评价性能诊断性能监控聚类分析

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基于清华云监控平台的云迁移性能

计算机应用 2015年第11期35卷 3026-3030,3037页

作者：马海峰意合巴力王烨杨家海张潮黑龙江科技大学计算机与信息工程学院哈尔滨150022 清华大学网络科学与网络空间研究院北京100084 新疆广电网络股份有限公司乌鲁木齐830091 中国移动通信集团公司北京100032

当云计算技术兴起后,很多企业已经或计划将业务和应用迁移到云上,而这面临着应用性能可能降低,关键业务和应用安全性受到威胁等问题,因此是否云迁移还是部署到独立服务器上,是一个需要深入研究的问题。以清华云平台为基础,搭建了基于Nag... 详细信息

当云计算技术兴起后,很多企业已经或计划将业务和应用迁移到云上,而这面临着应用性能可能降低,关键业务和应用安全性受到威胁等问题,因此是否云迁移还是部署到独立服务器上,是一个需要深入研究的问题。以清华云平台为基础,搭建了基于Nagios的清华云监控平台,先对清华云平台和架构进行介绍,再对Nagios和清华云监控平台架构进行了论述,在云迁移性能评估中,以Ubuntu和Windows为操作系统平台,以CPU负载和内存使用为评估指标,分别在云服务器和独立服务器上运行CPU运算类和服务器负载类两类应用,最后对实验结果进行了分析和比较。实验表明,部分应用在独立服务器上性能更好,并不适合云迁移。

关键词：云计算性能监控云迁移 OpenStack Nagios

维普期刊数据库

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应用服务器性能监控系统的设计与实现

应用服务器性能监控系统的设计与实现

作者：赵英虎浙江大学

学位级别：硕士

随着企业计算的增长导致了基于服务器的大型应用程序的激增，而这些应用程序中有许多都是部署在软件和硬件组件的复杂混合环境中，由此而产生的性能监控模型和相关技术已成为当前企业应用管理所面临的热点问题之一。越来越多的应用程序... 详细信息

随着企业计算的增长导致了基于服务器的大型应用程序的激增，而这些应用程序中有许多都是部署在软件和硬件组件的复杂混合环境中，由此而产生的性能监控模型和相关技术已成为当前企业应用管理所面临的热点问题之一。越来越多的应用程序依赖于应用服务器，应用服务器性能监控和性能分析的工作越显重要，并成为网络管理领域研究的一个热点方向。 JAVA Management extensions（JMX）是SUN公司提出的一套管理框架。其规范定义了基于网络的管理和监控服务管理的完整框架体系，当前应用服务器几乎都在其内部实现了这样的规范。但国内外的应用服务性能监控系统普遍存在监控类型单一、监控应用服务器版本不兼容等问题。本文深入分析了JMX规范，根据JMX规范的统一性原则设计和实现了一个应用服务器通用的性能监控体系结构模型，并实现了模型的图形数据表现和通讯的功能。其有以下特性： ■建立统一JMX应用服务器监控模型，实现对不同类型应用服务器监控;■采用自定义类加载器解决版本不兼容问题;■具有易操作的控制台和直观视图表现形式;■系统分布式部署形式灵活;■提供灵活的对外接口，方便与其他网管系统的集成。

关键词： JAVA远程管理规范 JAVA信息交换协议远程调用应用服务器性能监控安全网络管理视图表现

液体火箭发动机不稳定燃烧并行程序的监控和性能分析

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计算机应用研究 2006年第3期23卷 20-21,27页

作者：陈倩赵文涛国防科学技术大学计算机学院湖南长沙410073

在MPI的工作环境下对液体火箭发动机内的复杂燃烧流场进行了数值模拟,采用MPE性能监测库在MPI并行计算环境下对燃烧应用软件进行可视化监控分析,研究了液体火箭发动机燃烧过程仿真程序的并行计算性能,通过在NOW环境下的测试提出了提高... 详细信息

在MPI的工作环境下对液体火箭发动机内的复杂燃烧流场进行了数值模拟,采用MPE性能监测库在MPI并行计算环境下对燃烧应用软件进行可视化监控分析,研究了液体火箭发动机燃烧过程仿真程序的并行计算性能,通过在NOW环境下的测试提出了提高应用软件性能的编程策略,有助于对发动机稳态和不稳定燃烧仿真程序进行高效并行算法研究。

关键词：液体火箭发动机并行计算性能监控 MPE 可视化

大规模计算机互联网络性能监控模型的设计与实现

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计算机研究与发展 2000年第4期37卷 443-452页

作者：王继龙吴建平清华大学中国教育科研网中心北京100084

当前 ,对于 Internet性能监控的研究正面临诸多挑战 .国际上有许多针对性能监控问题的研究项目 .这些研究成果都得到了广泛的应用 .然而 ,在性能监控工作中仍然存在许多悬而未决的关键问题 .针对性能监控系统设计中的体系结构问题给出... 详细信息

当前 ,对于 Internet性能监控的研究正面临诸多挑战 .国际上有许多针对性能监控问题的研究项目 .这些研究成果都得到了广泛的应用 .然而 ,在性能监控工作中仍然存在许多悬而未决的关键问题 .针对性能监控系统设计中的体系结构问题给出了一个参考模型 .通过对现有研究成果的综述 ,在借鉴现有体系结构模型思想的基础上进行拓展 ,设计了能够全面指导大型计算机互联网络性能监控的 4层体系结构模型 ,并以 CERNET运行性能管理系统为背景分析了模型的实现要点和应用实例 .

关键词：性能监控体系结构计算机互联网络 OSI