[发明专利]基于CCA-PLS的大化工过程分布式建模方法

权利要求书

1.基于CCA-PLS的大化工过程分布式建模方法，其特征在于按照以下步骤进行：

步骤1：分析大化工过程的质量指标，选择与质量指标密切相关的关键变量作为输出变量，收集整个系统的过程变量作为输入变量,采集相应的数据得到输入变量集X和输出变量集Y，令Y_i为输出变量集Y中第i个分量；

步骤2：对输入输出数据{X,Y_i}进行归一化处理，通过典型相关分析，求出输入变量X和输出变量Y_i之间达最大相关系数时的主轴向量r_1i；

步骤3：根据主轴向量r_1i各分量绝对值的大小设定门槛值ζ_i，选择大于门槛值的输入变量为子系统i的输入变量，从而确定与Y_i对应的子系统输入，实现子系统分解；

步骤4：令i＝i+1，返回步骤2，直至对所有的输出处理完毕；

步骤5：根据所确定的子系统及相应的输入输出变量，构造各子系统j的样本数据集[X^j,Y^j],采用PLS算法依次对所有子系统建立模型。

2.按照权利要求1所述基于CCA-PLS的大化工过程分布式建模方法，其特征在于：所述步骤2中通过典型相关分析求取主轴向量r_1i具体过程为：

1)对数据矩阵X和Y_i分别进行奇异值(SVD)分解

[U_x,S_x,V_x]＝SVD(X)，

[U_yi,S_yi,V_yi]＝SVD(Y_i)，

分别得到矩阵U_x,S_x,V_x，U_yi,S_yi,V_yi，满足X＝U_x*S_x*V_x',Y_i＝U_yi*S_yi*V_yi'；

2)对U'_xU_yi再次实施SVD分解，并计算主轴向量矩阵R_i和C_i

[U_zi,S_zi,V_zi]＝SVD(U'_xU_yi)，

Ri=VxSx-1Uzi,]]>

Ci=VyiSyi-1Vzi,]]>

R_i中第一列向量即为所求向量r_1i。

3.按照权利要求1所述基于CCA-PLS的大化工过程分布式建模方法，其特征在于：所述步骤5中子系统PLS建模过程如下：

1)归一化X^j，Y^j；初始化k:＝1；

2)为中的第一列；

3)建立PLS外部模型：重复下列循环直到收敛

wkj=(Xkj)′ukj/||(Xkj)′ukj||,]]>

tkj=Xkjwkj,]]>

qkj=(Ykj)′tkj/||(Ykj)′tkj||,]]>

ukj=Ykjqkj;]]>

4)计算X^j的负载向量：

pkj=(Xkj)′tkj/(tkj)′tkj;]]>

5)建立内部模型：

bkj=(ukj)′tkj/(tkj)′tkj;]]>

6)计算余量矩阵：

Xk+1j=Xkj-tkj(pkj)′,]]>

Yk+1j=Ykj-bkjtkj(qkj)′;]]>

7)计算

rkj=Πl=1k-1(I-wlj(plj)′)wkj,]]>

构造矩阵

Tj=t1jt2j...tkj]]>

Pj=p1jp2j...pkj]]>

Qj=q1jq2j...qkj]]>

Bj=diagb1jb2j...bkj]]>

Rj=r1jr2j...rkj;]]>

8)计算回归系数得到第j个子系统PLS模型

9)验证模型精度，若满足要求，一个子系统建模过程结束；否则令k:＝k+1，返回第2)步；

10)重复1)-9)步对下一个子系统进行PLS建模，直至所有的子系统建模完毕。