【技术实现步骤摘要】
基于间歇过程软测量建模方法的间歇过程软测量建模系统
[0001]本专利技术属于生产过程数据处理及产品质量在线测量
,尤其涉及一种基于间歇过程软测量建模方法的间歇过程软测量建模系统。
技术介绍
[0002]现在的工业生产过程分为连续生产过程和间歇生产过程两类。连续生产就是运行状态长期稳定运行,不改变生产条件。通常这种生产方式主要是生产一些生产量巨大的单一产品。间歇过程就是在一定的时间里,按照制定好的工艺流程进行工业生产,使得原材料被加工成为预想的产品。但是整个过程有许多因素具有不稳定性,一旦生产不稳定,生产出来的产品与想要的产品之间产生误差,不利于工业生产过程中要求度较高的产品的生产。间歇过程在工业生产中运用时间长久并且是传统的生产方式,具有生产成本低、工作流程简单等特点。因此应当建立该生产过程的软测量模型,模型会使对该过程的生产质量有一定的预测,这样就可以避免各种不良因素对生产质量产生不良影响,有利于提高生产质量。
[0003]通过上述分析,现有技术存在的问题及缺陷为:由于生产条件的变化或运行条件的不稳定性,过程数据往往呈现出不同的数据特征,如非线性、重复性和慢时变特性等问题。这些数据存在的问题,对拟合模型的效果表现并不理想,影响了建模的有效性,不能够实时准确预报生产产品质量指标,从而降低泛化性能,影响预测质量且影响了生产效率。
技术实现思路
[0004]为克服相关技术中存在的问题,本专利技术公开实施例提供了一种基于间歇过程软测量建模方法的间歇过程软测量建模系统,具体属于工业生产过程产品
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于间歇过程软测量建模方法的间歇过程软测量建模系统,其特征在于,该系统搭载在青霉素间歇生产线,利用间歇过程软测量建模方法获取的在线质量预测值输入青霉素仿真平台,对青霉素生产工艺参数进行调控,获取青霉素最终生产工艺参数数据,所述青霉素生产工艺参数包括:间歇过程中的底物浓度、溶解氧浓度、生物量浓度、通气体积、二氧化碳浓度、通气速率、搅拌器功率、基材进料流量、发酵罐温度、基材进料温度;所述间歇过程软测量建模系统包括:批次运行状态的离线模型建立模块(1),用于利用LSFA算法,进行间歇过程的数据动态
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非线性特性的信息挖掘,建立批次运行状态的离线模型;在线质量预测值计算模块(2),用于根据批次运行状态的离线模型,计算间歇过程在线数据的得分向量,并计算回归模型的在线质量预测值;所述间歇过程软测量建模方法包括以下步骤:S1,利用LSFA算法进行间歇过程的数据动态
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非线性特性的信息挖掘,建立批次运行状态的离线模型;S2,根据批次运行状态的离线模型,计算间歇过程在线数据的得分向量,并计算回归模型的在线质量预测值。2.根据权利要求1所述的基于间歇过程软测量建模方法的间歇过程软测量建模系统,其特征在于,在步骤S1中,建立批次运行状态的离线模型,具体包括以下步骤:S11:收集批次生产过程的数据,采用马氏距离对间歇过程的异常数据进行预处理;S12:对间歇过程的数据进行动态矩阵扩展;S13:对动态扩展矩阵进行主成分分析降维,提取间歇过程数据中的主元信息;S14:对降维数据进行慢特征提取;S15:利用最小二乘支持向量回归方法对间歇过程进行预测,构建质量与慢特征之间的回归模型。3.根据权利要求2所述的基于间歇过程软测量建模方法的间歇过程软测量建模系统,其特征在于,在步骤S11中,采用马氏距离对间歇过程的异常数据进行预处理,具体过程如下:收集多个批次生产过程的数据,第个批次过程输入矩阵为,其中,表示变量个数,表示样本采样次数,表示实数集,为第个批次过程输入矩阵;计算同一批次过程输入数据的均值,其中,表示均值个数,表示同一批次过程输入数据的均值,表示第批数据的样本均值,表示矩阵的转置;变量与间的协方差矩阵为:(1)式中,表示协方差矩阵,表示样本个数,表示第行第列变量,表示第列均值,表示第行第列变量,表示第列均值;分别计算第个批次过程输入矩阵中每一个样本点到均值的马氏距离:
(2)式中,表示样本马氏距离,表示样本变量,表示均值,表示矩阵转置,表示协方差矩阵;对马氏距离进行升序排序,通过设置阈值,遍历选取前个马氏距离最小的数据进行保留,剔除掉不符合设定阈值的异常值。4.根据权利要求2所述的基于间歇过程软测量建模方法的间歇过程软测量建模系统,其特征在于,在步骤S12中,对间歇过程的数据进行动态矩阵扩展,具体包括:批次测量数据的样本为,其中分别表示测量的批次数、工艺变量和采样次数,批次数据按三维数据形式构造;将数据按照时间序列分批展开,展开后的矩阵:(3)式中,表示扩展后个批次的数据矩阵,表示第个批次中第时刻采样的第个变量值;引入时移重复作为附加变量来扩展原始输入矩阵,时刻的增广输入矩阵:(4)式中,表示增广矩阵,表示第个批次的样本矩阵;通过上述方法对间歇过程的自变量进行动态扩展,得到扩展后结果。5.根据权利要求2所述的基于间歇过程软测量建模方法的间歇过程软测量建模系统,其特征在于,在步骤S13中,对动态扩展矩阵进...
【专利技术属性】
技术研发人员:张淑宁,刘珂,吕高焕,巩庆涛,张晗,
申请(专利权)人:鲁东大学,
类型:发明
国别省市:
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