[发明专利]一种基于张量全局-局部保持投影的间歇过程在线监控方法

权利要求书

1.一种基于张量全局-局部保持投影的间歇过程在线监控方法，其特征在于：所述监控方法包括以下步骤：

1）建立间歇过程的离线监控模型，由以下步骤实现：

（1.1）选择间歇过程的正常批次数据X₁(K×J),X₂(K×J),…,X_i(K×J),…,X_I(K×J)，建立训练样本集其中I是正常批次的个数，K是采样点个数，J是变量个数；

（1.2）选择移动数据窗口的长度l，得到在k时刻窗口内的数据样本X‾k(I×l×J)={X1k,X2k,···,Xik,···,XIk},]]>其中为：

（1.3）将标准化为具有零均值和单位方差的数据X_k(I×l×J)；

（1.4）对X_k(I×l×J)执行张量全局-局部保持投影算法，得到投影矩阵U和V，具体过程如下：

①利用k近邻方法确定样本集X_k(I×l×J)中各样本点的邻域分别求取邻接权系数W_ij和非邻接权系数

分别构造样本集的邻接权矩阵W和非邻接权矩阵

②迭代求解如下两个广义特征值问题分别得到一组特征向量{v_i,i=1,2,…,J}和{u_j,j=1,2,…,K}：

M_Uv＝λN_Uv                     （3）

M_Vu＝λN_Vu                     （4）

其中MU=(DU-WU)-(D‾U-W‾U),NU=D~U+IJ,MV=(DV-WV)-(D‾V-W‾V),]]>NV=D^V+IK,DU=ΣiDiiXiTUUTXi,Dii=ΣjWij,WU=ΣijWijXjTUUTXi,]]>D‾U=ΣiD‾iiXiTUUTXi,D‾ii=ΣjW‾ij,W‾U=ΣijW‾ijXjTUUTXi,DV=ΣiDiiXiVVTXiT,]]>WV=ΣijWijXiVVTXjT,D‾V=ΣiD‾iiXiVVTXiT,W‾V=ΣijW‾ijXiVVTXjT,]]>D~U=ΣiD~iiXiTUUTXi,D^V=ΣiD^iiXiVVTXiT,D^ii=0.5Dii-0.5D‾ii,]]>D~ii=0.5Dii-0.5D‾ii,]]>I_J和I_K为单位矩阵；

③利用得到的特征向量构造投影矩阵V=[v₁,v₂,…,v_J]和U=[u₁,u₂,…,u_K]；

（1.5）建立k时刻的监控模型：

Y_k=U^TX_kV            （5）

利用下式分别计算所有正常批次在k时刻的SPE统计量：

SPE=Σkj=1lJekj2=Σkj=1lJ(xkj-ykj)2---(6)]]>

式中x_jk为变量j在k时刻的采样值，y_jk为x_jk的投影值，可由式（5）计算得到；

（1.6）在置信水平为1-α的情况下，利用χ²分布计算SPE统计量的控制限：

SPEα=gχh,α2,g=vm,h=2m2v---(7)]]>

式中m和v分别是所有正常批次的SPE统计量的均值和方差。

2）进行在线监控，由以下步骤实现：

（2.1）记录当前监控批次在k时刻移动窗口中的数据利用离线建模过程中得到的k时刻的均值和方差标准化该窗口数据，得到

（2.2）把标准化后的窗口数据映射到监控模型，计算k时刻的SPE统计量；

（2.3）检查SPE统计量是否超过其控制限；

（2.4）如果统计量超过控制限，进行故障诊断，否则继续监控k+1时刻。