[发明专利]基于先验知识的核灵活流形嵌入电熔镁炉故障监测方法

权利要求书

1.基于先验知识的核灵活流形嵌入电熔镁炉故障监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：采集电熔镁炉运行过程数据，构建电熔镁炉运行历史数据集X＝[x₁,x₂,...,x_i,...,x_n]，其中，x_i为历史数据即采集到的运行过程数据，n为数据采样的个数，i＝1，2，…，n；

步骤2：标记电熔镁炉运行历史数据集中部分历史数据的故障类型；

步骤3：构造特征矩阵Y，如果历史数据x_i所属故障类型为j，则特征矩阵Y中元素Y_ij＝1，否则，Y_ij＝0，j＝1，2，…，C，C为故障类型数；

步骤4：根据历史数据之间的近邻关系构造对称矩阵S；

步骤5：计算图拉普拉斯矩阵L＝D-S，其中，D为对角矩阵，其对角元素D_ii为矩阵S中每列元素之和；

步骤6：将历史数据集Χ通过核函数Φ从原始数据空间映射到高维特征空间，即X→Φ(X)；

步骤7：根据历史离线数据Χ、特征矩阵Y和拉普拉斯矩阵L计算故障预测矩阵F_w：

其中，K(X,X)＝Φ(X)^TΦ(X)，α和ξ为用来平衡两个不同正则项的系数，U为对角矩阵，H_c＝I-(1/n)ee^T，I为单位矩阵，e＝[1,1,...1]^T；

步骤8：实时获取电熔镁炉生产过程中过程变量监测数据X_t，并计算故障监测矩阵F_t：

F_t＝[ξH_cK(X_t,X)H_c(ξK(X,X)H_c+I)^-1+I-H_c]F_w

故障监测矩阵F_t中每行最大数值对应的列即为该数据所属的故障类型。

2.根据权利要求1所述的基于先验知识的核灵活流形嵌入电熔镁炉故障监测方法，其特征在于，步骤2中所述标记电熔镁炉运行历史数据集中部分历史数据的故障类型的具体方法为：利用经验丰富的生产者的先验知识，识别历史数据是否为故障数据以及所属的故障类型，并对历史数据所属类型进行标记。

3.根据权利要求1所述的基于先验知识的核灵活流形嵌入电熔镁炉故障监测方法，其特征在于，所述对称矩阵S中元素S_ii'采用如下方式计算：如果x_i是x_i'的m个近邻点，则S_ii'＝exp(-||x_i-x_i'||²/t)，否则S_ii'＝0，其中，t为经验值，x_i'为历史数据，i'＝1，2，…，n。