一种基于并发偏最小二乘的过程故障检测方法 .pdfVIP

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN107817784A

(43)申请公布日2018.03.20

(21)申请号CN201711013418.6

(22)申请日2017.10.26

(71)申请人东北大学

地址110169辽宁省沈阳市浑南区创新路195号

(72)发明人张颖伟孙荣荣刘建昌关守平李永旭

(74)专利代理机构沈阳东大知识产权代理有限公司

代理人胡晓男

(51)Int.CI

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

一种基于并发偏最小二乘的过程故

障检测方法

(57)摘要

本发明提供一种基于并发偏最小二

乘的过程故障检测方法，包括利用基于并

发偏最小二乘的青霉素发酵过程故障检测

模型处理输入变量数据和输出变量数据；

计算输入变量数据在完全输出相关空间中

的霍特林统计量、输出不相关空间的主元

空间中的霍特林统计量及残差空间中的

SPE统计量、输出变量数据在输入不相关

空间的主元空间中的霍特林统计量和残差

空间中的SPE统计量；计算组合统计量；

进行过程故障判断。本发明方法利用正交

偏最小二乘提取输入变量数据的输出相关

信息，降低了计算负载数目，利用完全正

交分解彻底地分离输出相关信息和输出不

相关信息，准确地检测故障、清晰地识别

故障是否与输出相关，从而更好的操作设

备来降低成本、提高产量和质量。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1.一种基于并发偏最小二乘的过程故障检测方法,其特征在于,包括

在线获取青霉素发酵过程的输入变量数据和输出变量数据;

利用基于并发偏最小二乘的青霉素发酵过程故障检测模型处理输入变量数据和输出

变量数据:将输入变量数据表示为完全输出相关空间数据集、输出不相关空间的主

元空间数据集和输出不相关空间的残差空间数据集之和,将输出变量数据表示为输

入相关空间数据集、输入不相关空间的主元空间数据集和输入不相关空间的残差空

间数据集之和;

计算输入变量数据在完全输出相关空间中的霍特林统计量、输出不相关空间的主元

空间中的霍特林统计量、输出不相关空间的残差空间中的SPE统计量,计算输出变

量数据在输入不相关空间的主元空间中的霍特林统计量和输入不相关空间的残差空

间中的SPE统计量;

计算输出变量数据在输入不相关空间的主元空间中的霍特林统计量和输入不相关空

间的残差空间中的SPE统计量的组合统计量;

当前青霉素发酵过程故障判断:

判断计算得到的输入变量数据在完全输出相关空间中的霍特林统计量是否高于其相

应的控制限:是,则当前青霉素发酵过程出现输出相关故障;否则:

判断输入变量数据在输出不相关空间的主元空间中的霍特林统计量和输入变量数据

在输出不相关空间的残差空间中的SPE统计量中是否有至少一个统计量高于其相

应的控制限:是,则当前青霉素发酵过程出现输出不相关但是输入相关的故障,否则:

判断输出变量数据在输入不相关空间的主元空间中的霍特林统计量和输出在输入不

相关空间的残差空间中的SPE统计量的组合统计量是否高于其相应的控制限:是,则

当前青霉素发酵过程出现不可预测的输出相关故障,否则继续在线获取下一时刻青

霉素发酵过程的输入变量数据和输出变量数据。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述输入变量数据为青霉素发酵过程中

的底物的浓度、二氧化碳的浓度、通风率、搅拌器功率、pH值和底物喂料温度,所

述输出变量数据为青霉素发酵过程中的青霉素的浓度和发酵反应器的温度。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述利用基于并发偏最小二乘的青霉

素发酵过程故障检测模型处理输入变量数据和输出变量数据之前,对在线获取的输

入变量数据和输出变量数据进行规范及标准化。

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述规范及标准化,具体是分别使输入变

量数据和输出变量数据的均值为0且方差