[發(fā)明專利]一種不等長批次條件下青霉素生產(chǎn)過程核學(xué)習(xí)監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410129328.3
• 申請日: 2014-04-01
• 公開（公告）號: CN103901855B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛志強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于青霉素生產(chǎn)過程監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種不等長批次條件下青霉素生產(chǎn)過程核學(xué)習(xí)監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

青霉素生產(chǎn)過程對產(chǎn)品質(zhì)量的要求極高，如何有效地防止過程產(chǎn)生劣質(zhì)或者不合格的產(chǎn)品是迫切需要解決的問題。另一方面，如果不對過程進(jìn)行很好的監(jiān)測，有可能會發(fā)生事故，輕者影響產(chǎn)品的質(zhì)量，重者將會造成生命和財(cái)產(chǎn)的損失。此外，對青霉素生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)測獲得的結(jié)果還可以反過來指導(dǎo)生產(chǎn)過程和生產(chǎn)工藝的改進(jìn)。作為一種典型的間歇生產(chǎn)過程，傳統(tǒng)的青霉素過程監(jiān)測方法通常采用多向形式的多元統(tǒng)計(jì)分析方法，比如多向主元分析方法（MPCA）和多向偏最小二乘方法（MPLS）等。但是，由于青霉素生產(chǎn)過程往往具有非常強(qiáng)的非線性特性，且各個批次數(shù)據(jù)的長度也不完全一樣，這就大大限制了傳統(tǒng)方法的適用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種不等長批次條件下青霉素生產(chǎn)過程核學(xué)習(xí)監(jiān)測方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種不等長批次條件下青霉素生產(chǎn)過程核學(xué)習(xí)監(jiān)測方法，包括以下步驟：

（1）利用集散控制系統(tǒng)收集青霉素生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)，組成建模用的訓(xùn)練樣本集：i=1,2,…,I，其中，R為實(shí)數(shù)集，即表示X_i服從K_i×J的二維數(shù)據(jù)分布，I為該數(shù)據(jù)的批次信息，K_i為第i個批次的采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)，J為變量個數(shù)，將這些數(shù)據(jù)存入歷史數(shù)據(jù)庫；

（2）沿著時間點(diǎn)方向?qū)γ恳粋€數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行排列，得到新的數(shù)據(jù)矩陣，并對其進(jìn)行預(yù)處理和歸一化，即使得各個過程變量的均值為零，方差為1，得到新的數(shù)

（4）將建模數(shù)據(jù)和各個模型參數(shù)存入歷史數(shù)據(jù)庫和實(shí)時數(shù)據(jù)庫中備用；

（5）收集新的過程數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行預(yù)處理和歸一化；

（6）采用核學(xué)習(xí)監(jiān)測模型對其進(jìn)行監(jiān)測，計(jì)算各個統(tǒng)計(jì)量的值，與統(tǒng)計(jì)限的值進(jìn)行比較，得出青霉素生產(chǎn)過程的在線監(jiān)測結(jié)果。

本發(fā)明的有益效果是：通過將青霉素生產(chǎn)過程的三維數(shù)據(jù)矩陣沿著時間點(diǎn)方向展開為新的二維數(shù)據(jù)矩陣，克服了過程中批次不等長的問題。基于單類支持向量機(jī)的核學(xué)習(xí)方法，對于青霉素生產(chǎn)過程的非線性數(shù)據(jù)特性，具有非常強(qiáng)的建模能力。同時，基于距離因子的監(jiān)測統(tǒng)計(jì)量實(shí)施起來方便、簡單，非常適合青霉素生產(chǎn)過程的在線監(jiān)測。相比目前的其它青霉素過程監(jiān)測方法，本發(fā)明不僅可以大大提高該過程的監(jiān)測效果，而且在很大程度上降低了青霉素生產(chǎn)過程監(jiān)測的復(fù)雜度。

附圖說明

圖1是青霉素生產(chǎn)過程的示意圖；

圖2是本發(fā)明方法對青霉素生產(chǎn)過程正常批次數(shù)據(jù)的監(jiān)測結(jié)果；

圖3是線性主元分析模型對青霉素生產(chǎn)過程正常批次數(shù)據(jù)的監(jiān)測結(jié)果；

圖4是本發(fā)明方法對青霉素生產(chǎn)過程故障批次數(shù)據(jù)的監(jiān)測結(jié)果；

圖5是線性主元分析模型對青霉素生產(chǎn)過程故障批次數(shù)據(jù)的監(jiān)測結(jié)果。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明一種不等長批次條件下青霉素生產(chǎn)過程核學(xué)習(xí)監(jiān)測方法，包括以下步驟：

第一步：利用集散控制系統(tǒng)收集青霉素生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)，組成建模用的訓(xùn)練樣本集：i=1,2,…,I，其中，R為實(shí)數(shù)集，即表示X_i服從K_i×J的二維數(shù)據(jù)分布，I為該數(shù)據(jù)的批次信息，K_i為第i個批次的采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)，J為變量個數(shù)，將這些數(shù)據(jù)存入歷史數(shù)據(jù)庫；

第二步：沿著時間點(diǎn)方向?qū)γ恳粋€數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行排列，得到新的數(shù)據(jù)矩陣，并對其進(jìn)行預(yù)處理和歸一化，即使得各個過程變量的均值為零，方差為1，得到新的數(shù)據(jù)矩陣集為

沿著時間點(diǎn)方向?qū)γ恳粋€批次數(shù)據(jù)組成的矩陣進(jìn)行排列，即：