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基于粗糙集的过程建模、控制与故障诊断

传统的工业过程建模、控制及故障诊断技术大多基于精确的数学模型,适用于已知运行机理和过程特性的工业系统。然而,工业系统的结构、参数和运行模式在不断的变化,对过程机理的透彻分析和精确数学模型的建立常常需要付出无法接受的代价,系统的控制和故障诊断也就因此面临一个精确建模问题。在实际工业生产中,工程技术人员在对系统机理和数学模型知之甚少的情况下通过观察和经验总结,仍然能够对系统进行良好的手动控制和及时的故障诊断,因此完全可以采用机器学习的智能方法模拟人的这种通过观察学习进行控制的能力。粗糙集理论是一种通过等价关系和近似概念对数据进行约简以获取知识的方法。粗糙集信息系统是一个基于规则的知识系统,一个基于规则的系统不需要对过程进行数学描述,而是对过程进行经验总结,形式上是“如果…那么…”的规则的集合。规则系统提供了一种了解工业过程的更加直观、简单、易于理解和人性化、智能化的方法。粗糙集理论为基于知识的过程建模、控制与故障诊断提供了理论基础和  (本文共169页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
天津大学

复杂过程工业系统故障诊断与预测方法的研究

故障诊断与预测作为计算机集成过程运行系统(CIPOS)中的关键技术之一,是确保企业安全运行的重要环节,目前,已成为工业界和学术界关注的焦点,并取得了许多有意义的成果,但这些方法仍存在不足,不能满足实际的需要,有必要做进一步的研究。本文在回顾了现有理论成果基础上,按照从理论到实践的方式,采用定性、定量相结合的方法,从多侧面、多角度,对复杂过程工业系统的故障诊断和状态预测问题进行了研究,为实现CIPOS向实用化阶段发展奠定了良好的基础,这正是本文研究的目的和意义所在,本文主要研究内容如下:第一、分析了近年来故障诊断技术的研究现状和故障智能诊断系统的发展现状,对现有的各种故障诊断方法进行了分析与评述,介绍了故障诊断技术的理论基础,指出了现有故障诊断系统中存在的问题和局限。第二、对系统的故障状态识别问题进行了研究把信息论中的信息熵引入到复杂过程工业系统的故障诊断中,提出了Kolmogorov熵对系统故障状态具有敏感的“指示”特性,通过实...  (本文共168页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉理工大学
武汉理工大学

水泥烧成系统故障诊断与质量预测支持向量机方法的研究

水泥工业生产中有效的过程监控和质量控制是保证生产安全、提高产品质量和经济效益的关键,如何充分利用来自生产过程监控系统的数据信息,进行水泥生产过程工艺故障诊断和质量预测是生产实际中亟待解决的问题。支持向量机是一种适用于小样本情况下的故障诊断和质量预测的有效方法。本文以水泥烧成系统工艺故障诊断、熟料游离氧化钙含量预测和生料磨出磨生料细度预测为对象,系统深入地研究支持向量机多类分类算法和回归估计算法,构建水泥烧成系统的工艺故障诊断模型和产品质量的预测模型,为指导生产、提高产品质量和生产效率提供一种有效的方法。本文的主要工作包含以下几个方面:1.针对有限样本情况下故障诊断的特点和传统模式识别方法在故障模式分类中面临的困难,以水泥烧成系统的工艺故障为诊断对象,研究了支持向量机用于故障诊断的关键问题,给出了基于支持向量机故障诊断的基本步骤,提出了基于类间分离性测度的支持向量多类分类算法、基于核聚类的支持向量多类分类算法和半模糊超球面的支持向...  (本文共139页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京理工大学
南京理工大学

面向复杂系统生命周期的故障诊断技术研究

复杂系统在国民经济中扮演着重要角色,但其日益复杂的结构和控制系统造成了其故障的多发性特点。对于用户来说,如何提高和保障系统的工作可靠性与有效性是一个亟待解决的问题;而对于装备制造企业来说,产品质量的竞争焦点集中到了设计开发阶段和售后服务阶段,为客户提供高可靠性的产品、迅速有效的诊断维护服务是众多装备制造企业所面临的共同问题。这些问题的解决具有重要的实际意义。基于上述动机,本文提出了面向复杂系统生命周期的诊断维护理念,详细阐述了其内涵和三维视图,目的是以网络和远程通信技术为支撑,实现装备系统生命周期时间内故障诊断维护数据信息的集成和管理,建立、完善和保持复杂系统生命周期时间内的信息流,并以此为基础,开展相关的应用研究。本文的主要成果与创新为:首先,提出了面向复杂系统生命周期的诊断维护理念,以此为指导研究了面向复杂系统生命周期的诊断维护系统,提出了其描述模型、总体结构和逻辑结构,分析了该系统与企业管理信息系统相融合的必要性、可行性及...  (本文共145页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

粗糙集理论分层递阶约简算法的研究

本文模仿人类认识事物的分层递阶原则,提出并且主要研究数据挖掘和信息融合的重要方法——粗糙集理论的分层递阶约简算法体系。首先,本文提出粗糙集理论的分层递阶约简算法。该算法根据属性的获取方式、采集成本和实时性要求等对属性进行分类,使信息系统或者决策系统中的所有属性在单层次和单粒度上的知识表示变为部分属性所构成的知识在多种层次和多种粒度上的表示,从而可以逐层对信息系统进行约简。该算法非常适合应用于实际问题。本文从信息理论的角度分别证明属性分层递阶不改变信息系统的信息熵和决策系统的互信息,从而使分层递阶约简算法体系具有严格的数学基础;分层递阶约简算法在某水泥窑炉控制决策获取中的应用证实其有效性。其次,本文针对粗糙集理论中的两个重要数据处理过程——完备化和离散化,分别提出分层递阶约简算法的两个拓展算法;另外,引入一个分层递阶约简的拓展算法。拓展算法一:不完备信息系统的粗糙集分层递阶约简算法将属性分为完备属性层和不完备属性层,然后分层递阶约...  (本文共143页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

基于粗糙集的智能决策理论与应用研究

研究了基于粗糙集的智能决策理论及应用问题。对于粗糙决策中的基本问题、不同决策信息系统下的粗糙决策分析方法及粗糙决策理论的应用进行了研究。全文的主要内容如下: 针对粗糙集中存在的不确定性和模糊性,提出了新的熵测量方法。对于粗糙集中的不确定性,在分析现有粗糙度与粗糙熵不足的基础上,提出了一种新的修正粗糙熵,使不确定性的测量更合理;对于粗糙集中的模糊性,提出了一种新的模糊熵;并分别将基于不可分辨关系下的修正粗糙熵和模糊熵拓展到基于一般二元关系下的广义修正粗糙熵和广义模糊熵。最后用一个算例来说明本文提出的方法的合理性与有效性。 连续属性的离散化是粗糙集理论的主要问题之一。文中提出了一种超曲面的离散化方法,给出了超曲面的表示方法,提出了基于支持向量机的超曲面寻优,并将这种方法应用于空军器材保障中,仿真结果表明,提出的超曲面方法可以获得更为简捷的决策规则。 文中对基于不可分辨关系下的传统粗糙集方法进行了拓展。针对有空值或多值的决策系统,讨论...  (本文共122页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

知识获取中的Rough Sets理论及其应用研究

Pawlak提出的粗糙集(Rough Sets,简称RS)理论是处理知识,特别是不精确、不相容知识的一种新的数学工具。该理论对知识给出了形式化的定义,使得对知识能够进行有效的分析和操作。此外,RS理论还提供了一套从数据中自动获取知识的工具,即知识约简。目前,RS理论正在被广泛应用于人工智能、模式识别等很多领域。基于粗糙集理论的特点,将其应用于知识获取领域,可支持知识获取的多个步骤,如数据预处理、数据约简、规则生成、数据依赖关系获取等。全文主要内容如下:第一章主要是粗糙集理论综述,包括以下四部分:粗糙集理论的基本概念;粗糙集理论区别于其它智能理论的特点;粗糙集理论比较常用的应用软件;粗糙集理论的研究方向,包括理论研究和应用研究。然后对知识获取进行了概述,最后介绍了论文研究的内容和论文结构。第二章在引入知识信息熵及互信息概念的基础上,详细讨论了粗糙集理论中知识粗糙性与信息之间的关系,从信息的角度对知识粗糙性给出了定量的刻划。然后从信...  (本文共140页) 本文目录 | 阅读全文>>