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第1章 间歇过程概述1

1.1 引言1

1.2 间歇过程特性3

1.3 间歇过程的数据特征4

1.4 间歇过程的典型例子——注塑成型工艺过程5

1.5 全书概况9

参考文献12

第2章 过程监测的基础理论与方法17

2.1 引言17

2.2 多变量统计过程监测及故障诊断18

2.2.1 数据的标准化处理19

2.2.2 主成分分析（PCA）20

2.2.3 偏最小二乘（PLS）22

2.2.4 基于PCA的多变量统计过程监测23

2.2.5 基于变量贡献图的故障诊断25

2.2.6 PCA和PLS的衍生方法及其应用26

2.3 结束语26

参考文献26

第3章 间歇过程统计监测的基础理论与方法32

3.1 引言32

3.2 间歇过程的数据处理33

3.3 间歇过程多向统计分析方法35

3.3.1 多向主成分分析与多向偏最小二乘35

3.3.2 基于MPCA的间歇过程统计分析和在线监测38

3.4 基于多时段的间歇过程统计分析方法40

3.4.1 改进的多向统计分析方法40

3.4.2 时段划分算法41

3.4.3 基于时段的过程监测与质量预测42

3.5 结束语44

参考文献44

第4章 基于子时段划分的PCA建模和在线监测49

4.1 引言49

4.2 间歇过程子时段自动划分方法50

4.2.1 基本思想51

4.2.2 基于时间片聚类的时段划分方法51

4.2.3 步进有序时段划分方法55

4.2.4 小结58

4.3 间歇过程子时段建模与监测方法60

4.3.1 基于子时段的PCA建模60

4.3.2 基于子时段的在线过程监测63

4.4 案例研究64

4.4.1 三水箱实验装置64

4.4.2 注塑过程中的应用研究72

4.5 结束语82

参考文献82

第5章 基于有限批次的子时段划分、建模及在线监测85

5.1 引言85

5.2 独立成分分析86

5.3 基于有限批次的子时段划分、建模与在线监测89

5.3.1 基本思想89

5.3.2 基于有限批次的数据预处理91

5.3.3 基于有限批次的子时段划分92

5.3.4 基于时段的ICA建模93

5.3.5 在线过程监测与故障诊断95

5.3.6 在线更新95

5.4 青霉素发酵过程中的应用研究98

5.4.1 过程描述98

5.4.2 算法验证及讨论100

5.5 结束语105

参考文献106

附录 交叉检验108

第6章 不等长间歇过程的子时段PCA建模和在线监测110

6.1 引言110

6.2 处理间歇过程不等长数据的常用方法112

6.3 不等长间歇过程的子时段PCA建模和在线监测113

6.3.1 基本思想113

6.3.2 不等长间歇过程的数据标准化114

6.3.3 不等长间歇过程的子时段划分115

6.3.4 建立用于过程监测的子时段PCA模型117

6.3.5 在线过程监测和故障诊断118

6.4 注塑过程中的应用研究121

6.4.1 实验设计和建模数据121

6.4.2 不等长注塑过程的子时段划分和PCA建模122

6.4.3 不等长注塑过程的过程监测和故障诊断124

6.4.4 小结129

6.5 基于不等长组间分析的子时段建模与过程监测129

6.5.1 基本思想129

6.5.2 多时段与不等长组划分131

6.5.3 基于组间关系分析的建模132

6.5.4 局部置信区间的建立134

6.5.5 在线过程监测137

6.5.6 小结138

6.6 案例研究140

6.6.1 实验设计和建模数据140

6.6.2 不等长组间关系分析141

6.6.3 不等长注塑过程的在线监测143

6.7 结束语149

参考文献149

附录A 组间共性分析算法151

A.1 子基向量的定义151

A.2 第一步基向量提取152

A.3 第二步基向量提取152

附录B 搜索算法153

B.1 针对系统共性信息153

B.2 针对系统特性信息154

第7章 基于过渡的软时段划分、统计建模及在线监测155

7.1 引言155

7.2 基于硬时段划分的sub-PCA建模方法156

7.3 基于过渡的软时段划分、统计建模及在线监测158

7.3.1 基本思想158

7.3.2 基于过渡的软时段划分159

7.3.3 基于软时段划分的PCA建模162

7.3.4 基于软时段划分的在线监测164

7.4 三水箱系统中的实验研究166

7.4.1 三水箱实验过程166

7.4.2 软时段划分及过程分析166

7.4.3 过程监测及故障诊断168

7.5 结束语172

参考文献172

第8章 多模态间歇过程多时段建模与监测175

8.1 引言175

8.2 多模态协同时段分析、建模与监测177

8.2.1 协同时段划分177

8.2.2 模态间相对变化分析178

8.2.3 基于相对变化的多模态建模181

8.2.4 在线多模态监测183

8.3 案例研究185

8.3.1 过程描述185

8.3.2 协同时段划分与建模185

8.3.3 在线过程监测190

8.3.4 在线故障检测198

8.4 结束语200

参考文献201

第9章 基于相对变化分析与有限批次的故障建模与诊断204

9.1 引言204

9.2 基于主成分分析的故障检测与故障重构诊断方法205

9.3 基于相对变化分析与有限批次的故障诊断207

9.3.1 基本思想207

9.3.2 有限批次的建模数据208

9.3.3 有限批次协同时段划分210

9.3.4 基于时段的相对变化分析212

9.3.5 基于时段的故障重构与诊断213

9.4 注塑过程中的应用研究215

9.4.1 注塑过程描述215

9.4.2 协同时段划分和相对变化分析216

9.4.3 在线故障诊断218

9.5 结束语226

参考文献226

第10章 基于时段的回归建模、质量分析及在线预测229

10.1 引言229

10.2 质量相关的子时段划分、子时段PLS建模与在线预测231

10.2.1 基于时间片聚类的时段划分方法231

10.2.2 步进有序时段划分方法233

10.2.3 基于子时段PLS模型的在线质量预测方法236

10.2.4 质量分析的辅助指标237

10.2.5 小结238

10.3 注塑过程中的应用研究239

10.3.1 注塑过程的主要质量参数239

10.3.2 实验设计和建模数据239

10.3.3 质量分析的结果与讨论242

10.3.4 离线及在线质量预测的结果与分析247

10.3.5 小结249

10.4 改进的子时段回归建模与质量分析249

10.4.1 引言249

10.4.2 基于子时段的质量相关分析250

10.4.3 基于子时段的PLS建模254

10.4.4 在线质量预测256

10.5 案例研究257

10.5.1 实验设计与建模数据257

10.5.2 基于时段的质量分析与讨论258

10.6 结束语265

参考文献265

第11章 基于时段局部及累积作用的质量分析269

11.1 引言269

11.2 质量分析的相关技术270

11.3 基于时段局部及累积作用的质量分析272

11.3.1 基本思想272

11.3.2 基于时段局部作用的统计分析和回归建模274

11.3.3 基于时段累积作用的统计分析和回归建模278

11.4 青霉素发酵过程中的实验研究280

11.4.1 实验设计和建模数据280

11.4.2 基于时段的质量解释与预测分析281

11.5 结束语287

参考文献288

第12章 基于子时段的间歇过程在线质量控制291

12.1 引言291

12.2 基于时段的质量控制策略293

12.2.1 基本思想293

12.2.2 离线建模与分析293

12.2.3 在线质量控制296

12.2.4 小结299

12.3 注塑过程中的应用研究300

12.3.1 离线分析300

12.3.2 在线质量控制结果302

12.4 结束语307

参考文献307

索引310