TE过程介绍

核主元分析在故障诊断中的研究与应用摘要化工在工业生产中占有举足轻重的地位，它几乎涉及到人们生活的各个方面，近年来，随着科学技术，尤其是计算机技术的飞速发展，化工过程生产装置的规模越来越大，工艺越来越复杂，自动化水平越来越高，因此化工过程的安全性和可靠性就显得特别重要。

采用故障诊断技术来提高化工过程的安全性和可靠性是一种有效而重要的方法，因此对化工过程进行故障诊断研究具有极其重要的价值。

本文介绍了主元分析法和核主元分析法在故障诊断的研究应用，并在化工过程中进行了仿真应用研究，针对主元分析法(PCA)应用于复杂非线性的化工过程故障检测时存在性能差的问题。

我们提出利用核主元分析法(KPCA)来进行故障检测的思想，从而将输入空间中复杂的非线性问题转化为特征空间中的线性问题，在特征空间中采用T2和SPE 的贡献率检测出系统的故障。

TE过程的研究应用验证了算法的可行性，达到了预期的效果。

关键词：故障检测主元分析核主元分析TE过程Ikernel principal component analysis in failure diagnosis research andapplicationAbstractChemical industry plays a very important role in industrial production, it involves almost all aspects of people,s lives. In recent years, along with the development of scienee and technology, especially computer technology, production units of chemieal industry become bigger and bigger. Technological processes beeome more complex, automatic level becomes higher and higher. Therefore, the security and reliability of chemieal proeess is more important. There is are many methods to improve system’s, fault diagnosis technology is avery effeetive and important method to improve the security and reliability of chemical proeess. So research on fault diagnosis has vitally important value for chemical industry process.The thesis introduces the methods of principal component analysis and kernel principal component analysis are analyzed for fault diagnosis, and simulations are applied to Tennessee Eastman chemical proeess. For complex and nonlinear chemical industry processes, the performance of fault detection is very poor when principal component analysis (PCA) is used. Thus the concept of using kernel principal component analysis (KPCA) to conduct fault detection is proposed, which will make the complex nonlinear problem in input space convert into linear problem in feature space, according to calculate the contribution of each original variable for Hotelling T2 and SPE to research on fault detection. The application study of Tennessee Eastman chemical process proves the feasibility of the proposed methods, and achieves the expected results.Key Words:fault detection; principal component analysis; kernel principal component; Tennessee Eastman processII目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2 故障诊断方法 (1)1.2.1 依赖于模型的故障诊断方法 (1)1.2.2 不依赖于模型的故障诊断方法 (2)1.3 仿真技术 (3)1.4 动态系统仿真工具Matlab／Simulink简介 (3)1.5 本论文主要研究工作 (3)第二章基于特征样本核主元分析的过程故障检测方法 (4)2.1 主元分析方法介绍 (4)2.2 应用PCA的前提条件 (4)2.3 PCA基本原理及PCA算法 (4)2.4 主元分析故障检测的基本方法 (5)2.5 核主元分析研究背景 (6)2.6 核主元分析 (6)2.6.1 核主元算法 (6)2.6.2 特征样本提取 (8)2.7 核主元在线故障监测方法 (9)2.7.1 基于T2和SPE的在线故障检测方法 (9)2.7.2 核主元的故障监测步骤 (10)2.8 主元分析法和核主元分析法的比较 (11)第三章TE过程描述 (13)3.1 TE模型实验系统的概述 (13)3.2 数据的生成 (15)3.3 TE仿真模型 (15)第四章仿真过程的建立与结果 (18)4.1 数据来源 (18)4.2 故障检测分析 (19)III第五章总结 (27)参考文献 (28)致谢 (30)附录 (I)IV南京工业大学本科毕业设计（论文）第一章绪论1.1课题背景目前，故障诊断技术已成为一个十分活跃的研究领域。

第20卷第12期 2020年12月过程工程学报The Chinese Journal of Process Engineering V 〇1.20N 〇.12Dec. 2020Processdata蜂岭Diagnostic resultT P —骞9•m% I* '■* <Abstract: A fault diagnosis method forchemical processes based on deep residual network (DRN ) was proposed , which could automatically extract fault features from a large number of chemical processes operation data . Themodeladoptedtheshortcutconnections to alleviate the training difficulty in the traditional deep neural network , and adopted the batch normalization (BN ) method , whichcould effectively alleviate the problem o f vanishing/exploding gradients . The Tennessee Eastman (TE ) process was used as the experimental object to evaluate the diagnostic performance of the proposed method . The proposed method and the previous TE process fault diagnosis method based on traditional deep learning model were compared . Furthermore , the effects o f the number of layers , BN technology and residual structure on fault diagnosis rate were studied . Finally , the output o f some layers was visualized by the t-distributed stochastic neighbor embedding (t -SNE ) method . The results showed that the model achieved an average fault diagnosis rate of 94% and an average false positive rate o f 0.30% for 21 working conditions , showing more excellent diagnostic performance . The two-dimensional scatter plot o f the output layer showed clear clustering , which indicated that the proposed DRN model can accurately diagnose the faults .Key words: fault diagnosis ; chemical processes ; deep learning ; deep residual network ; Tennessee Eastman process过程系统集成与化工安全DOI: 10.12034/j.issn.l009-606X.219374-------------Fault diagnosis for chemical processes based on deep residual networkLusheng ZHONG *, Xiangming X IACollege of Electrical and Automation Engineering, East China Jiaotong University, Nanchang, Jiangxi 330013, China收稿：2019-12-23，修回• 2020-03-07，网络发表：2020-03-31，Received: 2019—12-23, Revised: 2020-03-07, Published online: 2020—03-31 基金项目：国家自然科学基金资助项目(编号：61863012; 61263010);江西省科技计划项目(编号：20181BBE50〇2〇;20161BBE50082;20161BAB202067) 作者简介：衷路生(1979-)，男，江西省信丰县人，博士，教授，研究方向为故障诊断与检测，E-mail:******************.引用格式：衷路生，夏相明.基于深度残差网络的化工过程故障诊断.过程工程学报,2020, 20(12): 1483-1490.Zhong L S, Xia X M. Fault diagnosis for chemical processes based on deep residual network (in Chinese). Chin. J. Process Eng., 2020, 20(12):1483-1490, DOI: 10.12034/j.issn.l009-606X.219374.H ils lil11484过程工程学报第20卷基于深度残差网络的化工过程故障诊断衷路生' 夏相明华东交通大学电气与自动化工程学院，江西南昌330013摘要：本工作提出了一种基于深度残差网络(D R N>的化工过程故障诊断方法，可从大量化工过程运行数据中自动提取故障特 征。

技术支持工程师（Technical Support Engineer）是一个技术岗位，负责解决和修复客户在使用产品或服务过程中遇到的技术问题。

他们需要具备扎实的技术知识和良好的沟通能力，能够及时响应客户问题并提供准确有效的解决方案。

详细的工作内容说明和介绍：1. 跟踪和解决客户的技术问题：技术支持工程师需要接收和记录客户的技术问题，并通过电话、电子邮件或在线聊天等方式与客户进行沟通，了解问题的具体细节。

然后，他们将进行诊断和分析，寻找并提供解决方案。

2. 提供技术支持：技术支持工程师需要具备扎实的技术知识，能够回答客户提出的关于产品功能、配置和使用的问题。

他们需要通过远程控制、网络故障排查和设备处理等方式，协助客户解决技术难题。

3. 编写技术文档：技术支持工程师需要编写和维护技术文档，包括操作手册、故障排除指南和常见问题解答等。

这些文档可以帮助客户更好地理解和使用产品，也能为其他技术支持人员提供参考。

4. 协助团队合作和培训：技术支持工程师需要与其他团队成员合作，例如工程师、销售人员和客户成功团队等。

他们可能需要为销售团队提供技术支持和培训，以便他们更好地理解产品，并能够向客户解释产品的技术细节。

工作重点：1. 高效的沟通能力：技术支持工程师需要与客户进行沟通，并准确理解他们的问题。

他们需要清晰地表达自己的解决方案，并确保客户明白。

2. 技术知识和解决问题的能力：技术支持工程师需要具备扎实的技术知识，并能够快速诊断和解决问题。

他们需要持续学习和更新自己的技术知识，以跟上产品的发展和变化。

3. 团队合作和协调能力：技术支持工程师需要与其他团队成员紧密合作，共同寻找解决方案和提供协助。

他们需要善于与人沟通，并能够在团队中协调工作。

工作建议：1. 不断学习和提升技术水平：技术支持工程师应该保持对新技术和产品的关注，并及时更新自己的知识，以提供更好的技术支持。

2. 学会有效沟通：技术支持工程师需要具备良好的沟通能力，能够清晰地表达自己的解决方案，并能够倾听客户的需求和意见。

T E过程介绍-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIANEastman过程介绍Tenessee Eastman(TE)过程是Downs等人基于几Tenessee Eastman化学公司某实际化工生产过程提出的一个仿真系统,其具体流程见图2一l.在过程系统工程领域的研究中,TE过程是一个常用的标准问题(Benchmark problem),其较好地模拟了实际复杂工业过程系统的许多典型特征,因此被作为仿真例子广泛应用于控制、优化、过程监控与故障诊断的研究中。

TE过程包含四种气体原料A、C、D和E,两种液态产物G和H,还包含副产物F和惰性气体B,其中进行的不可逆放热化学反应如下:A(g)+C(g)+D(g) G(liq) 产物1A(g)+E(g) F(liq) 副产物3D(g) F(liq) 副产物整个过程主要包含五个操作单元:反应器、冷凝器、循环压缩机、分离器和汽提塔。

气态反应物进入反应器,生成液态产物,反应速率服从反应动力学中的Arrhenius函数。

产物和残余反应物经过冷凝器冷却后进入汽液分离器,分离得到的气体通过压缩机进入循环管道,与新鲜进料混合送入反应器循环使用,分离得到的液体经过管道10进入汽提塔进行精制,从汽提塔底得到的流股中主要包含TE过程的产物G和H,送至下游过程。

TE过程总共包括12个操纵变量和41个测量变量。

根据产物中G和H的质量比的不同,TE过程有7种标准的运行模式或工况。

TE过程是开环不稳定的,许多研究者提出了该过程的控制方案,较为广泛被引用的有基本控制(Base Control),分散控制(Deeentralized Control)和厂级控制(Plant一wideeontrol)[0,,04]这三种控制策略(为表述简要,分别将这三种控制策略称为控制策略1、2、3)。

Downs和Vogel为TE过程设计了二十种故障,用于模拟实际工业过程中常见的故障和扰动,具体描述见表2-1。

摘要化工生产过程是复杂的动态系统,该生产过程一般是在高温高压、低温真空、有毒或腐蚀性等极端条件下进行的,生产系统和设备一旦发生故障，将会造成经济损失，甚至造成人员伤亡和环境污染。

利用故障诊断技术提高系统的可靠性和安全性，已经引起了企业和学术界的高度重视，并在该研究领域取得了丰富的研究成果。

本文主要对田纳西－伊斯曼过程(Tennessee - Eastman Process,TEP)进行了模拟与仿真研究。

首先在查阅文献基础上对故障诊断方法进行了概述。

并对TE过程中的五大操作单元进行了研究。

其中包括反应器、冷凝器、汽/液分离器、压缩机及汽提塔五大操作单元。

在此基础上，对主元分析的故障诊断法的原理和算法进行了研究，并以TE过程为背景,调用其化工过程数据，编写MATLAB程序实现T2图、Q图以及贡献图，采用主元分析法对TE过程进行了仿真实验研究，证明主元分析方法的有效性。

关键词：TE过程;故障诊断;模拟;T2统计;Q统计AbstractThe chemical production process is a complex dynamic system .The process is generally carried out under the extreme environment which may have high temperature, high pressure,low-temperature vacuum ,poison or corrosiveness etc.. When the industrial production devices result in fault,it will bring economical loss or even cause human injuries and environmental problems .Improving the dependability and security depending on fault diagnosis technology is paid attention by companies and researchers ,lots of achievements have been obtained in fault diagnosis field.This thesis mainly imitate and studied the Tennessee - Eastman process(Tennessee - Eastman Process, TEP). Then described that five big operation elements in TE process. In which including reactor, condenser, steam, fluid separator, compressor and stripper five big operation unit.Method has carried out classification on TE process and the malfunction diagnose.In this foundation，studied the principal component analysis method. Taking the TE process as an application background ,we programmed the MATLAB algorithm of PCA, drawed the T2 statistic 、Q statistic and contribution map ,proved the validity of the method.Keywords: TE pross; Fault diagnosis; imitate; T2statistic; Qstatistic目录1 绪论 (1)1.1课题的意义和研究现状 (1)1.2计算机模拟方法及故障诊断方法 (3)1.2.1 计算机模拟方法 (3)1.2.2 故障诊断方法 (4)1.3本文的主要研究工作 (5)2 TE过程 (6)2.1TE过程简介 (6)2.2反应器 (6)2.2.1 工业反应器的类型 (7)2.2.2 釜式反应器的结构 (9)2.2.3 反应釜的操作方式 (10)2.2.4 连续釜式反应器数学模型及最佳操作 (11)2.3冷凝器 (12)2.3.1 冷凝器的分类 (13)2.3.2 水冷式冷凝器主要数学模型 (15)2.4分离器 (15)2.4.1 气/液分离器 (16)2.4.2气/液旋流分离器 (16)2.5压缩机 (18)2.5.1 压缩机的种类 (18)2.5.2离心式压缩机 (18)2.6汽提塔 (21)2.6.1 汽提塔的主要部件 (21)2.6.2 管式汽提塔 (22)3 TE过程的模拟与仿真实验研究 (24)3.1TE过程模拟 (24)3.2TE过程仿真研究 (29)3.2.1 TE过程模拟图 (29)3.2.2 仿真实验 (30)3.3本章小结 (33)4 TE过程的故障诊断方法研究 (34)4.1主元分析的故障诊断法原理 (34)4.2主元分析的故障诊断算法 (36)4.2.1 正常过程主元模型的获得 (36)4.2.2 Q统计量 (36)4.2.3 T2统计量 (37)4.2.4 贡献图 (37)4.3仿真结果分析 (38)4.3.1 故障0的研究 (38)4.3.2 故障7的分析 (39)4.4本章小结 (41)5 结论 (42)致谢 (43)参考文献 (44)附录A 英文原文 (45)附录B 汉语翻译 (50)附录C 程序代码 (55)1 绪论1.1 课题的意义和研究现状过程控制工程以过程工业生产的“安、稳、长、满、优”为研究任务,所研究的对象是工业生产过程,如炼油、化工、造纸等。

te标准的变更
摘要：
1.TE 标准的概念和重要性
2.TE 标准的变更原因和过程
3.TE 标准变更的影响
4.我国在TE 标准变更中的应对措施
正文：
1.TE 标准的概念和重要性
TE 标准，即技术规范（Technical Specification），是规定产品、过程或服务技术要求的文件。

TE 标准对于确保产品和服务的质量、安全性和互操作性至关重要，因此在全球范围内受到广泛关注和应用。

2.TE 标准的变更原因和过程
TE 标准的变更原因多种多样，主要包括技术发展、市场需求、法规政策调整等。

变更过程通常包括标准制定组织或相关部门提出变更需求，经过讨论、评估、审查等环节，最终形成新的标准版本。

3.TE 标准变更的影响
TE 标准的变更可能对产业、企业和消费者产生深远影响。

一方面，变更可能带来新技术、新材料、新工艺的应用，推动产业升级和创新；另一方面，变更可能导致企业生产成本上升、产品竞争力下降，甚至需要重新设计产品以适应新的标准。

对于消费者而言，TE 标准变更可能影响产品性能、价格及使用体验。

4.我国在TE 标准变更中的应对措施
面对TE 标准的变更，我国采取了一系列应对措施。

首先，加强标准制定和修订工作，确保我国TE 标准与国际接轨，提升国际竞争力。

其次，鼓励企业积极参与国际标准制定，争取在全球标准制定中发挥更大作用。

最后，加强标准宣传和培训，帮助企业及时了解和应对TE 标准的变更，降低其对企业的影响。

总之，TE 标准的变更对产业、企业和消费者具有重要影响。

基于一维卷积神经网络深度学习的工业过程故障检测李元; 冯成成【期刊名称】《《测控技术》》【年(卷),期】2019(038)009【总页数】6页(P36-40,61)【关键词】BP神经网络; 卷积神经网络; 深度学习; TE过程; 故障检测【作者】李元; 冯成成【作者单位】沈阳化工大学信息工程学院辽宁沈阳110142【正文语种】中文【中图分类】TP277随着工业过程的快速发展，化工过程的安全性越来越深得人们重视。

在化工过程中，故障检测成为一个异常重要且必不可少的步骤。

用于故障检测的技术和方法主要分为三大类，即基于定量数学模型的方法、基于知识的方法以及基于数据驱动的方法。

基于数据驱动的故障检测方法又可以进一步分为基于定性和基于定量的方法。

基于定量的方法又可以分为统计类方法和非统计类方法。

统计类方法一般是指多变量统计过程监测方法，如主元分析(Principal Components A-nalysis，PCA)、偏最小二乘(Partial Least Squares Re-gression，PLS)、判别式分析(Fisher Linear Discriminant Analysis，FDA)、正则相关分析(Canonical Correlation Analysis，CCA)、因子分析(Factor Analysis，FA)以及独立成分分析(IndependentComponent Analysis，ICA)等等［1-6］。

定量的方法又可以分为统计类方法和非统计类方法，其中非统计类方法包括各种信号处理方法(如频谱分析)、神经网络方法以及支持向量机方法等。

人工智能方法主要是指那些以人工神经网络为代表的机器学习的算法［7］，现代信息技术的快速发展使人工神经网络(Artificial Neural Network，ANN)算法得到了广泛应用，如信号处理、模式识别、机器控制、专家系统等多个领域都使用到了人工神经网络。

隐马尔可夫模型的TE过程故障诊断刘小雍;周淑芳;熊中刚;张慧【摘要】对基于隐马尔可夫模型(HMM,Hidden Markov Model)的故障诊断方法在田纳西-伊斯曼(TE)过程中的应用进行了研究,实现了故障模式的识别以及退化状态的评估.利用主元分析法对观测变量的维数进行降维,并结合滑动窗口技术,提高了诊断的实时性,同时在保存原数据主要信息的同时大大减少了计算量.【期刊名称】《遵义师范学院学报》【年(卷),期】2016(018)005【总页数】4页(P92-94,130)【关键词】故障诊断;隐马尔可夫模型;TE过程【作者】刘小雍;周淑芳;熊中刚;张慧【作者单位】遵义师范学院工学院,贵州遵义563002;遵义医学院附属医院医学检验科,贵州遵义563003;遵义师范学院工学院,贵州遵义563002;上海新时达机器人有限公司,上海201801【正文语种】中文【中图分类】TP391.9故障诊断与预报技术对提高工程系统的安全性和可靠性极其重要，是PHM （Prognostics and Health Management）的核心技术，也是视情维修的前提条件。

目前，故障诊断方面的文献比较多，但是预报方面的研究还处于初步发展阶段，主要研究的是系统的一步预测和多步预测，而对剩余使用寿命估计（RemainingUsefulEstimation,RUL）的研究则很少。

现有故障诊断与预报技术主要分为三类：基于模型的故障诊断与预报、基于知识的故障诊断与预报和基于数据的故障诊断与预报[1]。

HMM是一种基于数据方法的典型代表，它是一个双重随机过程，具有较强的动态模式识别能力，并且对时间数据和空间数据都能很好地建模，具有严谨的数据结构和有效的计算方法。

HMM于20世纪70年代由Baum[2]提出，首先应用于语音识别，经过Rabiner等[3]的总结以及其在语音识别上的成功应用，HMM受到广大研究者的关注，广泛应用于生物医学、通信、经济、控制等领域。

试验平台模型简介三水箱系统的液位控制是当今生产和生活中很常见的问题，而液位系统控制一般是在模型已知的基础上进行，因此，液位系统的建模研究变得非常重要。

而以往的液位系统建模研究大多都集中在单容系统或者双容系统，对三容以上的液位系统，由于其各容器液位间的关系属于非线性耦合关系，建模工作非常复杂，所以现有的研究内容仅局限于对其中某些子系统进行。

如图为装置的示意图，图中可实现的一个典型工作状态是：泵P1、P2用于供水，泵P3停用，连通阀CV1、CV2、CV3开启，泄漏阀LV1、LV2、LV3关闭，调整泵P1、P2的转速保持液位h 1、h 2稳定在各自的给定值上，将系统的平衡方程应用到3个水箱上面可以得到：1311d d Q Q th A -= （1） 32133d d Q Q th A-= （2） 203222d d Q Q Q th A-+= （3）未知量13Q ，32Q 和20Q 可由在一般情况下的托里切利规则决定。

定义为：()()212sgn h g h S Q n i ∆∆=λ （4）式中：g ：为重力加速度，2s m ；sgn ()z ：为参数z 的符号；h ∆：为每两个相邻水箱的液位差，m ； λ：为流量系数，范围在0～1之间；Q ：流通管中的流量，s m 3；n S ：为连通管截面积，2m ，所以得到未知量为：()()2131311132sgn h h g h h S Q n --=λ （5）三水箱系统结构示意图 Strecture of three-tank system泵12()()2123233322sgn h h g h h S Q n --=λ （6）()2122202gh S Q n λ= （7）即可得到数学模型[1]：()(()1111131,sgn n h f h Q S h h Q A λ==-- （8）()(()22232322,sgn nh f h Q S h h S Q A λλ==-- （9）((()3113332sgn sgn nnh S h h S h h A λλ=--- （10）TE 模型简介TE 过程(Tennessee Eastman Process)是一个实际化工过程的仿真模拟。

北京te邀请函申请流程一、了解邀请函类型。

1.1 首先呢，咱得知道北京的邀请函有好几种类型。

比如说商务邀请函，那是用于商务往来的，像谈生意、合作项目之类的。

还有访问学者邀请函，这就跟学术交流有关啦，要是有国外的专家想来北京的高校或者科研机构交流学习，就需要这种。

另外，还有旅游邀请函，不过这个相对来说在申请流程上可能会有些不同的侧重点。

1.2 不同类型的邀请函，它的申请要求和针对的人群可不一样。

就像俗语说的“对症下药”，你得先确定自己需要哪种邀请函，才能知道接下来该怎么做。

二、准备相关材料。

2.1 材料的准备是个挺重要的事儿。

如果是商务邀请函，那得有邀请方的营业执照副本复印件，这就像是一个企业的身份证复印件一样，能证明邀请方的合法身份。

还有商务活动的相关说明，包括活动的内容、时间、地点等等，得写得清清楚楚，不能含糊。

2.2 对于访问学者邀请函来说，邀请方的单位介绍那是必不可少的。

这个单位在学术领域得有一定的地位才行，就好比是大树底下好乘凉，有个靠谱的邀请单位，申请成功的几率就大些。

同时，还需要提供学者的个人简历，把自己的学术成果、研究方向啥的都写明白。

2.3 不管是哪种邀请函，申请人的护照信息页复印件那是必须的。

这就像是进门的钥匙一样，没有这个基本信息，其他的都免谈。

而且有时候可能还需要一些其他的辅助证明材料，比如说资金证明，证明你有足够的资金来支持在北京的活动，总不能来了之后到处找钱吧。

三、填写申请表。

3.1 申请表是整个申请流程里很关键的一环。

申请表上的信息一定要如实填写，可不能弄虚作假。

每一项都像是拼图的一块，少了或者错了都不行。

像姓名、性别、出生日期这些基本信息，要写得准确无误。

3.2 申请表里还有关于来京目的的描述，这就得把之前准备的商务活动或者学术交流等相关内容简明扼要地写进去。

这部分就像讲故事一样，要把事情的来龙去脉讲清楚，让审核的人一看就明白。

四、提交申请并等待审核。

4.1 当把所有的材料都准备好，申请表也填写完整之后，就可以提交申请啦。