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成果名称: 机理与数据混合驱动的生成式对抗网络软测量建模方法

成果登记号: 9612024Y1271

第一完成单位: 西安理工大学

联 系 人: 李俊霖

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 新技术

技术领域: 电子信息

应用行业: 制造业

学科分类: 自动控制理论(包括线性、非线性、随机控制,最优控制、自适应控制系统、分布式控制系统、柔性控制系统等)(510.8010)

应用状态: 产业化应用

完成人: 刘涵,郭润元

成果简介:

      目前,软测量建模方法主要分为机理驱动的软测量建模和数据驱动的软测量建模两种。机理驱动的软测量建模直接找出主导变量与辅助变量之间的定量关系,从而建立出以微分方程、代数方程或状态方程为主要表达式的数学模型。机理驱动的软测量建模存在如建模难度较大、模型有时过度简化及模型可移植性差等缺点。并且,实际工业过程中的高度非线性、外部不确定扰动和一些系统未知因素一般无法在机理模型得到体现,使得机理模型与实际过程之间存在建模误差,影响软测量检测结果的准确性。数据驱动的软测量建模方法无需了解过多的过程知识,仅利用过程数据就可以挖掘并建立出辅助变量与主导变量之间的数学模型。这些方法虽然有效规避了机理驱动软测量的缺点,但须指出的是,数据驱动软测量方法的可解释性差,其准确性仍旧受到过程数据量的限制,且在建模过程中往往忽视对数据中无标签样本所含的丰富信息进行利用,从而只能保证局部范围内的预测精度,难以提供令人满意的在线检测性能。

       由上述分析可知,单一的机理驱动或数据驱动模型有其各自的优点与局限,因此,为了进一步提升软测量性能,需要提出一种更为有效的建模方法以结合两类模型的优点,同时能够解决单一驱动模型进行软测量时的问题。

      另外,现有混合驱动软测量中的数据驱动部分大多使用离线模型,考虑到实际工业过程是动态系统,工业过程数据常为连续性的时间序列,且机理模型产生的测量误差也是动态变化的,因此,若进行静态软测量建模则无法捕捉数据的前后关系,往往导致在实际应用时模型估计精度低,鲁棒性差。因此,要想建立准确的软测量模型,需对其进行动态建模。

      为克服上述现有技术的不足,本成果的目的是提供机理与数据混合驱动的生成式对抗网络软测量建模方法,将机理模型及其数据驱动动态误差补偿模型一起作为待辨识的生成器,利用大量无标签样本进行建模的同时捕捉数据间的动态特性,从而建立起精确的且具备一定可解释性的动态软测量预测模型。