基于学习型案例推理的te过程故障诊断方法研究

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1、中文图书分类号：TP391密级：公开UDC：621.3学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：基于学习型案例推理的TE过程故障诊断方法研究论文作者：黄晓倩学科：控制科学与工程指导教师：严爱军副教授论文提交日期：2016年5月UDC：621.3学校代码:10005中文图书分类号：TP391学号:S201302264密级:公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：基于学习型案例推理的TE过程故障诊断方法研究英文题目：RESEARCHONFAULTDIAGNOSISMETHODWITHL

2、EARNING-ORIENTEDCASE-BASEDREASONINGFORTENNESSEEEASTMANPROCESS论文作者：黄晓倩领域：控制科学与工程研究方向：故障诊断申请学位：工学硕士指导教师：严爱军副教授所在单位：电子信息与控制工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书

3、而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：黄晓倩日期：2016年6月9日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)签名：黄晓倩日期：2016年6月9日导师签名：严爱军日期：2016年6月9日摘要摘要化工生产过程在国民经济中占有非常的重要地位，在生产过程中，如果发生

4、了故障却不能及时地发现和排除，就会影响整个生产的进行，造成不必要的经济损失，更严重的甚至威胁到人员和设备的安全，所以，化工过程的故障诊断和实时监控具有非常重要的现实意义。案例推理(CBR)作为人工智能领域中一种新的问题求解与机器学习方法，在工业过程故障诊断领域的应用得到了广泛关注。然而，在利用传统CBR方法进行故障诊断时，案例检索阶段经常使用基于距离的相似性度量方法，由于这种度量方法存在两个关键的科学问题，即如何合理分配各属性的权重和如何避免陷入距离陷阱尚未完全解决。因此，本文在传统CBR故障诊断模型基础上，采用学习型

5、伪度量(LPM)代替距离度量方法，构建一种基于LPM检索的CBR故障诊断模型，并用Tennessee-Eastman(TE)化工过程进行实验研究，主要工作如下：(1)针对CBR距离度量检索方法存在权重分配难题以及容易陷入距离陷阱的问题，研究了一种基于BP神经网络的LPM检索方法，以代替传统的距离度量检索方法。该方法通过定义学习型伪度量准则，对源案例进行重组后形成模式池，再利用模式池训练BP神经网络，使网络逼近LPM准则，从而得到一种新的LPM案例检索模型，为改进CBR故障诊断模型的建立打下了方法基础。(2)针对TE化工

6、过程的故障诊断问题，基于LPM检索方法建立了一种改进的CBR故障诊断模型。该模型包括LPM案例检索、案例重用、案例修正和案例存储等四个部分。首先通过TE仿真模型构造故障诊断案例库，然后，通过训练BP神经网络建立LPM模型，再利用LPM模型度量目标案例与每一个源案例的相似性，得到与目标案例相似的同类案例，接着采用多数重用原则从同类案例中决策出目标案例的故障诊断结果，最后采用基于实践的案例修正方法对诊断结果进行确认和调整，并存储修正后的案例，从而实现故障诊断的增量式学习过程。(3)开发了基于MATLAB、SQLServer

7、和C#的TE化工过程故障诊断实验平台。该平台用C#编制故障诊断系统的操作界面，历史数据存放于SQLServer中，借助于C#调用MATLAB中的故障诊断程序，可以方便而直观的观察不同方法的故障诊断性能，并为进一步研究TE过程的故障诊断方法提供了一个验证工具。关键词：TE化工过程；故障诊断；案例推理(CBR)；学习型伪度量(LPM)；案例检索I北京工业大学工学硕士学位论文AbstractChemicalproductionprocessplaysanimportantroleinthenationaleconomy.In

8、theproductionprocess,onceafaultoccursbutcannotberuledoutandeliminatedintime,itwillaffecttheproduction,resultinginunnecessaryeconomiclosses,andeventhreatenthesafetyofp