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高校化学工程学报 2019年第3期33卷 664-671页

作者：王普曹彩霞高学金常鹏齐咏生北京工业大学信息学部北京100124 数字社区教育部工程研究中心北京100124 城市轨道交通北京实验室北京100124 计算智能与智能系统北京市重点实验室北京100124 内蒙古工业大学电力学院内蒙古呼和浩特010051

为考虑质量变量对阶段划分结果的影响,提高建模精度,提出了一种基于扩展得分矩阵的多阶段间歇过程质量预测方法。首先将三维过程数据沿批次方向展开为二维数据矩阵,对每个时间片矩阵进行偏最小二乘(partial leastsquares,PLS)分析得到... 详细信息

为考虑质量变量对阶段划分结果的影响,提高建模精度,提出了一种基于扩展得分矩阵的多阶段间歇过程质量预测方法。首先将三维过程数据沿批次方向展开为二维数据矩阵,对每个时间片矩阵进行偏最小二乘(partial leastsquares,PLS)分析得到可以表征过程变量的得分矩阵和可以表征质量变量的得分矩阵;然后构建每个时间片的扩展得分矩阵,利用扩展得分矩阵捕捉质量变量信息对划分阶段的影响,采用 CS (Cauchy-Schwarz)统计量计算相邻两个扩展得分矩阵的相似度,依据相似度将操作过程划分为不同的操作阶段,对划分后的各个阶段分别建立 MPLS 质量预测模型;最后将该算法在青霉素发酵仿真实验平台和大肠杆菌生产数据上进行了实验验证,实验结果表明了本文所提方法的可行性和有效性。

关键词：多阶段扩展得分矩阵 CS 统计量质量预测

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基于中心损失的条件生成式对抗网络的冷水机组故障诊断

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化工学报 2022年第9期73卷 3950-3962页

作者：高学金程琨韩华云高慧慧齐咏生北京工业大学信息学部北京100124 数字社区教育部工程研究中心北京100124 城市轨道交通北京实验室北京100124 计算智能与智能系统北京市重点实验室北京100124 内蒙古工业大学电力学院内蒙古呼和浩特010051

针对冷水机组产生的故障数据不足,数据集中正常数据和故障数据数量不平衡,进而导致故障诊断精度下降的问题,提出一种基于中心损失的条件生成式对抗网络(central loss conditional generative adversarial network,CLCGAN)和支持向量机(s... 详细信息

针对冷水机组产生的故障数据不足,数据集中正常数据和故障数据数量不平衡,进而导致故障诊断精度下降的问题,提出一种基于中心损失的条件生成式对抗网络(central loss conditional generative adversarial network,CLCGAN)和支持向量机(support vector machine,SVM)的故障诊断方法。首先,CLCGAN利用少量真实故障数据生成新的故障数据;然后,将生成的故障数据与初始数据集混合,使正常数据与故障数据的数量达到平衡;最后,利用平衡数据集构建SVM模型进行故障诊断。在GAN生成冷水机组故障数据时,构建动态中心损失项并加入到目标函数中,利用动态的中心损失减少冷水机组生成的各种故障数据的类内距离,从而降低各个故障生成数据之间的重叠程度,增加生成数据的可靠性。在生成故障数据之前配置相应的故障标签,并输入到CLCGAN中指导数据生成过程,使生成的故障数据可以均衡地分布于各个故障类别。在ASHRAE 1043-RP数据集上对所提方法进行了验证,结果表明,相较于其他解决数据不平衡问题的故障诊断方法,所提方法具有更高的故障诊断准确率。

关键词：冷水机组故障诊断生成式对抗网络神经网络算法中心损失集成

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基于扩散距离的信息熵FCM多阶段LSTM-AE间歇过程故障监测

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高校化学工程学报 2023年第1期37卷 120-130页

作者：高学金李学凤齐咏生北京工业大学信息学部北京100124 数字社区教育部工程研究中心北京100124 城市轨道交通北京实验室北京100124 计算智能与智能系统北京市重点实验室北京100124 内蒙古工业大学电力学院内蒙古呼和浩特010051

针对间歇过程中因忽略数据在阶段划分中的非线性,导致故障监测精度低的问题,提出一种基于扩散距离的信息熵模糊C均值(DDEFCM)多阶段长短期记忆网络的自动编码器(LSTM-AE)间歇过程故障监测方法。首先为了自动识别聚类个数,利用信息熵描... 详细信息

针对间歇过程中因忽略数据在阶段划分中的非线性,导致故障监测精度低的问题,提出一种基于扩散距离的信息熵模糊C均值(DDEFCM)多阶段长短期记忆网络的自动编码器(LSTM-AE)间歇过程故障监测方法。首先为了自动识别聚类个数,利用信息熵描述批处理后的二维时间片矩阵。再采用扩散距离对模糊C均值聚类(FCM)算法进行改进,解决欧式距离不能表征数据非线性的问题,有效划分间歇过程的稳定阶段,然后利用轮廓系数划分过渡阶段。最后建立多阶段LSTM-AE监测模型。利用青霉素发酵数据和大肠杆菌实际生产数据对该方法进行验证,结果表明所提方法不仅可以提升阶段划分性能,还能更加准确地进行故障监测。

关键词：间歇过程非线性扩散距离阶段划分故障监测

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PDPSO优化多阶段AR-PCA间歇过程监测方法

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化工学报 2018年第9期69卷 3914-3923页

作者：高学金黄梦丹齐咏生王普北京工业大学信息学部北京100124 数字社区教育部工程研究中心北京100124 城市轨道交通北京实验室北京100124 计算智能与智能系统北京市重点实验室北京100124 内蒙古工业大学电力学院内蒙古呼和浩特010051

针对间歇过程固有的多阶段特性和动态性,提出基于种群多样性的自适应惯性权重粒子群算法(PDPSO)优化的多阶段自回归主元分析(AR-PCA)间歇过程监测方法。该方法引入了PDPSO算法指导AP聚类偏向参数的选取,避免了传统方法依据聚类评价指标... 详细信息

针对间歇过程固有的多阶段特性和动态性,提出基于种群多样性的自适应惯性权重粒子群算法(PDPSO)优化的多阶段自回归主元分析(AR-PCA)间歇过程监测方法。该方法引入了PDPSO算法指导AP聚类偏向参数的选取,避免了传统方法依据聚类评价指标选取参考度时的盲目性。对PDPSO优化AP聚类的多阶段发酵过程的数据样本建立AR-PCA模型能够消除各阶段的动态性及变量之间的自相关和互相关影响。最后,对自回归(AR)模型的残差矩阵建立主成分分析(PCA)模型用于发酵过程监测。将该方法应用到青霉素发酵过程,并与传统方法进行对比,结果表明,该方法能够有效进行间歇过程阶段划分并降低故障的漏报和误报。

关键词：间歇过程种群多样性粒子群优化仿射传播聚类自回归主元分析

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基于信息增量矩阵的多阶段间歇过程质量预测

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化工学报 2018年第12期69卷 5164-5172页

作者：李征王普高学金齐咏生常鹏北京工业大学信息学部北京100124 数字社区教育部工程研究中心北京100124 城市轨道交通北京实验室北京100124 计算智能与智能系统北京市重点实验室北京100124 内蒙古工业大学电力学院内蒙古呼和浩特010051

针对间歇过程划分阶段方法很少考虑过程的时序性和动态特性,易将时间上不连续但具有相似特征的样本划分到同一阶段,影响建模精确性的问题,提出一种基于信息增量矩阵-偏最小二乘(information increment matrixpartialleastsquare,IIMPLS... 详细信息

针对间歇过程划分阶段方法很少考虑过程的时序性和动态特性,易将时间上不连续但具有相似特征的样本划分到同一阶段,影响建模精确性的问题,提出一种基于信息增量矩阵-偏最小二乘(information increment matrixpartialleastsquare,IIMPLS)的多阶段间歇过程质量预测方法。将历史三维数据沿批次方向展开为二维数据,将其切分成融合质量变量的扩展时间片,依据扩展时间片的信息增量使用滑动窗划分阶段,对各个阶段内数据建立PLS模型进行质量预测。该方法考虑变量之间的相关关系沿采样时刻的变化,利用信息增量捕获系统的动态特性并时序地划分阶段。青霉素仿真平台与大肠杆菌实际生产数据验证了方法的可行性和有效性。

关键词：间歇式阶段划分预测信息增量矩阵偏最小二乘过程控制

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基于多尺度像素特征融合的实时小交通标志检测算法

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信号处理 2020年第9期36卷 1457-1463页

作者：任坤黄泷范春奇高学金北京工业大学信息学部北京100124 北京工业大学数字社区教育部工程研究中心北京100124 北京城市轨道交通实验室北京100124 智能计算与智能系统北京市重点实验室北京100124

交通标志检测技术是先进驾驶辅助系统中重要组成部分。真实的驾驶环境中要求交通标志检测系统具备极高的实时性与准确性。轻量级网络MobileNetv2-SSD能够满足检测的实时性,但准确性不足以满足实际需求。本文将MobileNetv2-SSD作为基础网... 详细信息

交通标志检测技术是先进驾驶辅助系统中重要组成部分。真实的驾驶环境中要求交通标志检测系统具备极高的实时性与准确性。轻量级网络MobileNetv2-SSD能够满足检测的实时性,但准确性不足以满足实际需求。本文将MobileNetv2-SSD作为基础网络,提出一种基于像素重排的多尺度像素特征融合方法,并在网络的检测层引入高效通道注意力机制,实现特征增强。在保证算法的实时性的同时,有效提升了小交通标志的检测性能。实验结果表明,本文算法模型能够在真实环境下准确实时地检测小交通标志。在长沙理工大学中国交通标志检测数据集CCTSDB上取得93.2%的mAP,模型大小仅为17.3M,检测每张图像的时间为0.022 s。

关键词：交通标志检测多尺度特征融合像素重排特征增强通道注意力

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基于独立元分析-最小二乘支持向量机的冷水机组故障诊断方法

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北京工业大学学报 2017年第11期43卷 1641-1647页

作者：王普辛娇娇高学金张楠华北京工业大学信息学部北京100124 城市轨道交通北京实验室北京100124 数字社区教育部工程研究中心北京100124 计算智能与智能系统北京市重点实验室北京100124

冷水机组作为复杂系统,其变量间相关性严重,并且故障时的症状和原因具有多样性,导致了冷水机组的故障诊断较为困难.为了降低数据冗余性,提高故障诊断效率,提出一种基于独立元分析与最小二乘支持向量机相结合的冷水机组故障诊断方法.首先... 详细信息

冷水机组作为复杂系统,其变量间相关性严重,并且故障时的症状和原因具有多样性,导致了冷水机组的故障诊断较为困难.为了降低数据冗余性,提高故障诊断效率,提出一种基于独立元分析与最小二乘支持向量机相结合的冷水机组故障诊断方法.首先,运用独立元分析法提取冷水机组变量的独立元信息;然后,将提取的独立元信息作为最小二乘支持向量机的输入值进行故障类型的识别.利用北京某高校的地铁车站通风空调实训平台的实验数据验证该模型的故障诊断性能,并与传统的冷水机组故障诊断方法进行对比.比较结果证明基于独立元分析与最小二乘支持向量机相结合的冷水机组故障诊断方法优于传统方法.这表明该方法可以有效提取数据的高阶统计信息,提高故障诊断的效率.

关键词：冷水机组故障诊断独立元分析最小二乘支持向量机

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基于深度学习的数字图像修复算法最新进展

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信号处理 2020年第1期36卷 102-109页

作者：范春奇任坤孟丽莎黄泷北京工业大学信息学部北京100124 北京工业大学数字社区教育部工程研究中心北京100124 北京工业大学城市轨道交通北京实验室北京100124 北京工业大学计算智能与智能系统北京市重点实验室北京100124

数字图像修复是一项利用计算机技术还原破损图像缺失信息实现自动图像修复的技术,其广泛应用于文物修复、电影特效制作、图像编辑等方面。早期数字图像修复算法可以对小区域缺失的图像进行近似真实的还原,而对大区域缺失图像的修复往往... 详细信息

数字图像修复是一项利用计算机技术还原破损图像缺失信息实现自动图像修复的技术,其广泛应用于文物修复、电影特效制作、图像编辑等方面。早期数字图像修复算法可以对小区域缺失的图像进行近似真实的还原,而对大区域缺失图像的修复往往相似度低,内容模糊。近年来深度学习生成模型的进展为数字图像修复提供了新的技术手段,基于生成对抗网络和自编码器的图像修复技术成为研究热点。本文对数字图像修复算法最新进展整理归纳,按照算法类型将新算法分为三类,详细介绍每类算法的特点和不足;并在此基础上分别从卷积模式和网络结构优化两个方面详细阐述了最新研究进展和成果;最后对未来的研究方向进行展望。

关键词：图像修复生成对抗网络自编码器卷积神经网络损失函数

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Tennessee-Eastman过程的学习型案例推理故障诊断方法

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控制理论与应用 2017年第9期34卷 1179-1184页

作者：严爱军王英杰王殿辉北京工业大学信息学部自动化学院北京100124 计算智能与智能系统北京市重点实验室北京100124 数字社区教育部工程研究中心北京100124 城市轨道交通北京实验室北京100124 拉筹佰大学计算机科学与计算机工程系

为了提高Tennessee-Eastman(TE)过程的故障诊断准确率,本文研究一种学习型伪度量(learning pseudo metric,LPM)代替距离度量的案例检索方法,并建立了TE过程的案例推理(case-based reasoning,CBR)故障诊断模型.首先建立LPM度量准则并对LP... 详细信息

为了提高Tennessee-Eastman(TE)过程的故障诊断准确率,本文研究一种学习型伪度量(learning pseudo metric,LPM)代替距离度量的案例检索方法,并建立了TE过程的案例推理(case-based reasoning,CBR)故障诊断模型.首先建立LPM度量准则并对LPM模型进行训练,其次度量目标案例与每一个源案例的相似度,从中检索与目标案例相似的同类案例,再采用多数重用原则从同类案例中决策出目标案例的解,最后通过TE过程的运行数据对该方法的性能进行测试,并与典型的CBR和BP(back-propagation)神经网络和支持向量机等方法进行对比,表明本文方法能有效提高故障诊断准确率,在实际化工过程中具有一定的推广应用价值.

关键词： TE过程故障诊断案例推理学习型伪度量案例检索

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基于CBR和SVR的生化需氧量预测模型

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华东理工大学学报（自然科学版） 2017年第2期43卷 227-233页

作者：严爱军倪鹏飞于远航王普北京工业大学信息学部自动化学院北京100124 计算智能与智能系统北京市重点实验室北京100124 数字社区教育部工程研究中心北京100124 城市轨道交通北京实验室北京100124

针对污水处理过程生化需氧量(BOD)浓度难以实时监测的问题,建立了一种基于支持向量回归机(SVR)修正方法的案例推理(CBR)预测模型。该模型主要包括案例检索、案例重用、SVR修正、案例存储等4个部分,其中,SVR修正模型是利用历史数据构造... 详细信息

针对污水处理过程生化需氧量(BOD)浓度难以实时监测的问题,建立了一种基于支持向量回归机(SVR)修正方法的案例推理(CBR)预测模型。该模型主要包括案例检索、案例重用、SVR修正、案例存储等4个部分,其中,SVR修正模型是利用历史数据构造修正案例库,并采用SVR训练而获得的,可以对传统CBR求解模型得到的BOD浓度建议值进行修正。实验表明本文模型的拟合误差优于支持向量机(SVM)、BP神经网络、RBF神经网络以及传统CBR方法,说明SVR修正方法的引入可以改善CBR的回归性能,提高CBR的学习能力。

关键词：生化需氧量支持向量回归机案例推理案例修正

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