[發明專利]半監督RSDAE的非線性PLS間歇過程監測方法

在審

• 申請號: 202110702352.1
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113420815A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 任世錦;開紅梅;任珈儀;鞏固;劉小洋
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 杜春秋

1.一種半監督RSDAE的非線性PLS間歇過程監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、建立半監督RSDAE，深度自編碼器由多個編碼器、解碼器堆疊而成，編碼器實現數據低維空間表示或者高維空間的數據完備表示，并通過選擇隱層的節點數量確定輸入數據隱藏變量的維數，解碼器主要從編碼中重構輸入數據；

S101、使用標記樣本輸入樣本和無標記樣本學習RSDAE模型初始參數；

S102、基于SRE-損失函數的無監督RSDAE網絡參數訓練；

S103、基于SRE-損失函數的有監督RSDAE網絡參數微調；

S2、基于半監督魯棒稀疏深度自編碼網絡進行非線性PLS建模；

S201、離線訓練半監督RSDAE；

S202、使用在隱藏特征空間數據集建立PLS模型；

S3、根據步驟S2建立的PLS模型進行故障監測；

S301、對測試數據進行歸一化處理；

S302、使用半監督RSDAE從測試樣本提取隱藏特征；

S303、計算故障監測統計量。

2.根據權利要求1所述一種半監督RSDAE的非線性PLS間歇過程監測方法，其特征在于，所述步驟S101中，RSDAE由L個AE堆疊組成，其第l層編碼器的輸出h^(l)為

h^(l)＝f(z^(l))，z^(l)＝W^(l,1)h^(l-1)+b^(l,1) (22)

其中，z^(l)為第l層編碼器輸出隱含層的輸入，h^(l-1)為第l-1層編碼器的輸出，非線性激活函數f(z^(l))為編碼器的輸出，z^(l)為第l層編碼器的輸入，W^(l,1)和b^(l,1)分別為第l層編碼器輸入層與輸出層節點連接的權重矩陣和偏置向量，l＝1,2,…,L，L為RSDAE模型編碼器的數量；第l個解碼器輸出為

其中，為RSDAE的第l個解碼器的輸出，表示第l個編碼器輸入的重構，l＝1,2,…,L，L為RSDAE模型編碼器的數量，h^(l)為第l個編碼器的輸出，W^(l,2)、b^(l,2)分別為RSDAE模型中第l個解碼器輸入層與輸出層連接的權重矩陣和偏置向量，表示RSDAE模型中第l個解碼器輸出層節點的輸入，為非線性函數或線性函數；

對每個AE模型參數由式(17)所示優化問題確定，稀疏隱層節點以及模型參數通過求解下面優化問題求取，

式中，L(W,b)為優化問題目標函數，N為所有樣本的數量，W,b分別表示AE的連接權重矩陣和偏置向量，x_i為編碼器的輸入，為AE解碼器的輸出，表示解碼器對輸入數據x_i的重構，i＝1,2,…,N,γ為加權系數且γ0，用于控制模型稀疏性與重構誤差的折中，K為隱含節點數量，μ為通常接近于0的稀疏參數，為隱含節點i的平均激活值。

3.根據權利要求2所述一種半監督RSDAE的非線性PLS間歇過程監測方法，其特征在于，所述步驟S102中，對第l層AE參數Θ的優化問題形式為

式中，nJ(Θ)為輸入樣本與其重構之間的損失函數，用于網絡訓練的目標函數，N為訓練樣本的數量，和分別為第l個AE模型的輸入和重構輸出，

K^(l)為第l個AE隱含節點數量，L^ε(·)為SRE-損失函數，SRE-損失函數表示為其中，和形式為

式中，為凸函數，為非凸函數，t∈(0,1)控制不對稱程度，β0為正則化因子，σ0為尺度因子，ε0為不敏感參數。