[發明專利]基于TPLS模型的批次內操作軌跡調整方法

有效

• 申請號: 201811548703.2
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109635465B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 趙忠蓋;汪培蕾;李慶華;陳珺;欒小麗;劉飛
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 徐洋洋

本發明公開了一種基于TPLS模型的批次內操作軌跡調整方法。本發明一種基于TPLS模型的批次內操作軌跡調整方法，包括：選擇輸入變量和產品質量變量，并從間歇過程中選擇歷史數據，然后按照間歇過程數據的展開形式，將三維的歷史數據展開為二維矩陣，建立PLS模型；建立TPLS模型；給定期望產品的質量特性y_des下，相關主元的求解；在保證相關主元不變的情況下，基于已發生操作軌跡求取無關主元；根據無關主元，得到后續參考操作軌跡。本發明的有益效果：第一，傳統方法無法對已發生操作軌跡進行實時在線評價，只能在批次運行結束后，才能采用離線檢測出產品質量，從而知道整條操作軌跡對產品質量的影響。

技術領域

本發明涉及間歇過程工藝條件設計領域，具體涉及一種基于TPLS模型的批次內操作軌跡調整方法。

背景技術

間歇過程運行中，操作軌跡的在線實時調整對產品質量至關重要。但是，由于間隙過程的產品質量往往需要在過程運行結束后，方能離線分析得到，因此在線操作軌跡的調整往往很難，是制約精細化生產和產品升級的重要因素。

目前，以偏最小二乘(PLS)模型為代表的數據驅動方法在間歇過程的在線操作軌跡的調整中得到了廣泛的重視(詳細參見文獻Flores-CerrilloJ,MacGregor J F.Controlof batch product quality by trajectory manipulation using latent variablemodels.Journal of Process Control,2004；14(5):539-553.)，并逐漸在醫藥、化工等行業開始推廣應用。PLS模型能夠根據當前時刻前的運行軌跡和后續參考軌跡，對最終產品質量進行預測，然后根據預測結果調整后續的參考軌跡。該方法不需要大量的實驗，也不需要豐富的專家知識，可實現性強。

但是，PLS算法的目的是在保證輸入主元和產品質量主元之間相關性最大的條件下，提取出主元，而對主元和殘差都沒有約束，因此，輸入主元中可能會包含與產品質量無關的信息。而在基于PLS模型的間歇過程操作軌跡的調整中，主元根據給定期望產品質量，通過模型反演得到。顯然，那部分與期望產品質量無關的主元可能會被忽略掉，進而大大縮減輸入條件的調整裕度，甚至導致沒有調整裕度。

近年來，基于PLS模型的問題，周東華等人在PLS模型基礎上，提出一種全潛結構投影(Total Partial Least Squares，TPLS)模型，對主元進行進一步的提取，分解出與產品質量有關的主元和與產品質量無關的主元。TPLS模型的性質決定了其特別適合用于模型的反演，從而求出輸入條件的調整空間。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于TPLS模型的批次內操作軌跡調整方法，本發明基于TPLS模型，在批次運行過程中，在保證與產品質量有關的主元不變的條件下，通過調整與產品質量無關的主元，使得已發生的操作軌跡存在于產品設計的空間，從而求出后續參考操作軌跡。具體解決如下技術問題：采用TPLS模型代替目前最常用的PLS模型，用于實現間歇過程建模，并在批次運行過程中，實現TPLS模型的反演，由期望的產品質量反推主元，并給出期望產品質量不變的情況下，相關主元或主元空間不變的結論。解決已發生操作軌跡和后續參考操作軌跡對相關主元和無關主元的影響問題，并在相關主元不變的情況下，調整無關主元，使已發生操作軌跡位于產品的設計空間內，從而得出了無關主元。解決相關主元和無關主元對后續參考操作軌跡的影響問題。通過無關主元的調整，以及不變的相關主元，得出后續參考操作軌跡的調整空間或優化調整軌跡。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于TPLS模型的批次內操作軌跡調整方法，包括：

選擇輸入變量和產品質量變量，并從間歇過程中選擇歷史數據，然后按照間歇過程數據的展開形式，將三維的歷史數據展開為二維矩陣，再建立PLS模型：

建立TPLS模型；