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专利号: 2020100220401
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于混合核PCA‑CCA及核密度估计的过程监测方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:采集正常工况下的过程输入和输出样本数据,得到采样时刻k时的1×m输入向T n×m量uk以及1×q输出向量yk,经过n次采样后,得到输入数据U=[u1,u2…un]∈R 以及输出数T n×q据Y=[y1,y2…yn]∈R ;

步骤2:将输入数据U和输出数据Y分别采用混合核映射到高维特征空间,得到输入混合核矩阵Ku和输出混合核矩阵Ky,所述混合核是由高斯核与径向基组合而成;

步骤3:建立混合核PCA‑CCA模型,计算Ku的加权矩阵J以及Ky的加权矩阵L,根据加权矩阵J和L获得残差r;

2

步骤4:计算T统计量;

步骤5:采用核密度估计方法计算统计量阈值 用下式计算:

2 2

上式中, 表示 的概率,p(T)表示T 统计量的概率密度,α为给定置信2

度,其中,p(T)按照下式计算:

上式中,N为统计量样本数,h为核函数宽度,K()为核密度函数,令步骤6:采集在线实时输入数据和输出数据,并对采集到的实时数据进行标准化处理,得到实时输入数据向量unew和实时输出数据向量ynew,将unew和ynew分别采用混合核映射到高维特征空间,得到实时输入数据核向量 和实时输出数据核向量 所述混合核是由高斯核与径向基组合而成;

步骤7:基于步骤3中求得的加权矩阵J和L,以及利用步骤3训练好的混合核PCA‑CCA模型,计算新的实时数据残差变量rnew,并计算实时监测统计量步骤8:实时比较 是否小于阈值 若小于阈值则判断设备运行正常无需维护,若大于阈值则判断设备发生故障需要维护。

2.根据权利要求1所述的基于混合核PCA‑CCA及核密度估计的过程监测方法,其特征在于:所述步骤2中的高斯核表示如下:n>>q或m,其中,

c1和c2均为高斯核参数;

步骤2中的径向基核表示如下:

其中, d1和d2

均为径向基核参数;

通过将高斯核函数与径向基函数整合,可得:为系数,用于权衡核函数的分配。

3.根据权利要求1所述的基于混合核PCA‑CCA及核密度估计的过程监测方法,其特征在于:所述步骤3中的混合核PCA‑CCA模型根据如下目标函数建立:其中, 表示输入的协方差; 表示输出的协方差;

表示交叉协方差;

公式3中的目标函数通过对Ψ进行奇异值分解求得,Ψ表达式如下:

1/2 1/2 T

Ψ=∑U ∑UY∑Y =ΓΛΔ      (公式4)上式中,Γ为包含左奇异向量的数据矩阵,Δ为包含右奇异向量的数据矩阵,Λ为奇异值矩阵;

1/2 1/2 T T

加权矩阵J和L按下式计算:J=∑U Γ,L=∑Y Δ;残差r=JKu‑ΛLKy。

4.根据权利要求3所述的基于混合核PCA‑CCA及核密度估计的过程监测方法,其特征在

2 T 2

于:所述步骤4中T=r(I‑Λ)r,其中I为单位矩阵。

5.根据权利要求3所述的基于混合核PCA‑CCA及核密度估计的过程监测方法,其特征在于:所述步骤7中 其中I为单位矩阵。