基于自适应时序窗口加权k近邻的故障检测方法

来源：电子测量技术杂志2023年第15期北京时间：

作者：冯立伟，顾欢，孙立文，李元

单位：1.沈阳化工大学理学院 沈阳 110142; 2.沈阳化工大学计算机科学与技术学院 沈阳 110142; 3.辽宁省化工过程工业智能化技术重点实验室 沈阳 110142

摘要：为了解决在工业生产过程中时序和多阶段的问题，提出了一种基于正交局部保持投影(OLPP)和自适应时序窗口加权k近邻(ATSWKNN)的故障检测方法。首先，采用OLPP方法，在保持样本近邻关系的基础上，将原始数据投影到低维特征空间；其次，在特征空间中选取某类时序窗口，并计算时序平方距离；然后，将窗口内样本到其空间上近邻集的平均累积平方距离的倒数作为权重；最后, 构造统计量对过程进行监控。OLPPATSWKNN通过时序信息的提取和窗口内权重的引入降低了过程的自相关性和解决了多阶段的统计差异问题。此外，自适应的窗口切换策略解决了阶段切换时统计指标异常的问题。通过对数值模拟过程和青霉素发酵过程的监控实验，检验了OLPPATSWKNN的监控性能，监控结果显著优于经典方法。

关键词：多阶段过程;加权k近邻;时序窗口;故障检测

基金资助：国家自然科学基金 (61673279)、辽宁省自然科学基金 (2019MS262)、辽宁省教育厅基金(LJ2019013)项目资助