遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動的復(fù)雜工業(yè)過程智能建模與優(yōu)化控制
定 價:99 元
- 作者:褚菲,代邦武著
- 出版時間:2023/6/1
- ISBN:9787502494513
- 出 版 社:冶金工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TB114.2
- 頁碼:170
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
《遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動的復(fù)雜工業(yè)過程智能建模與優(yōu)化控制》詳細介紹了當前人工智能背景下遷移學(xué)習(xí)方法在復(fù)雜工業(yè)過程智能建模和優(yōu)化控制中的應(yīng)用、思路和案例。全書共分3部分:第1部分介紹了遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動的建模方法;第2部分介紹了遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動的間歇過程產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測方法:第3部分介紹了遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動的間歇過程優(yōu)化控制方法。
《遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動的復(fù)雜工業(yè)過程智能建模與優(yōu)化控制》可供從事復(fù)雜工業(yè)過程建模與控制、人工智能、大數(shù)據(jù)等相關(guān)領(lǐng)域的科研人員和工程技術(shù)人員閱讀,也可供高等院校自動化及其相關(guān)專業(yè)師生學(xué)習(xí)和參考。
近年來,大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展推動了全球范圍內(nèi)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革,為制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級提供了新的思路,智能制造應(yīng)運而生。當前,世界正處于百年未有之大變局,國際競爭紛紛聚焦于制造業(yè),美國提出了“先進制造業(yè)美國領(lǐng)導(dǎo)力戰(zhàn)略”、德國提出了“國家工業(yè)戰(zhàn)略2030”、日本提出了“社會5.0”等發(fā)展戰(zhàn)略,均以智能制造為主攻方向以期建設(shè)制造強國,搶占全球制造業(yè)新一輪競爭制高點。為此,我國也相繼提出了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》等發(fā)展戰(zhàn)略,為制造業(yè)高端化、智能化、綠色化發(fā)展提供了政策保障。與高質(zhì)量發(fā)展的要求相比,我國智能制造的發(fā)展仍然存在供給適配性不高、創(chuàng)新能力不強、應(yīng)用深度廣度不夠、專業(yè)人才缺乏等問題。因此,推動大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)與實體制造業(yè)深度融合,發(fā)展先進智能制造業(yè),升級現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系,培養(yǎng)智能制造人才,實現(xiàn)新型工業(yè)化是廣大從業(yè)人員的努力方向。
智能制造是以現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程為載體,隨著全球工業(yè)市場的競爭日趨激烈和產(chǎn)品的不斷升級,現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程的操作流程和工藝也變得更加復(fù)雜,運行機理難以研究。分布式控制系統(tǒng)、先進傳感器等技術(shù)的廣泛應(yīng)用,使得工業(yè)過程積累了豐富的歷史運行數(shù)據(jù)與過程知識,為數(shù)據(jù)驅(qū)動與知識驅(qū)動的復(fù)雜工業(yè)過程的研究奠定了堅實基礎(chǔ)。對于新過程來說,由于其運行時間短,可靠的運行數(shù)據(jù)十分稀少,設(shè)計實驗以獲取數(shù)據(jù)不僅耗費大量的人力物力,而且周期長,效率低,限制了傳統(tǒng)基于數(shù)據(jù)方法的應(yīng)用。遷移學(xué)習(xí)能夠?qū)⒁延幸粋或多個源域的過程知識遷移到新目標域來解決目標域數(shù)據(jù)知識不足的學(xué)習(xí)問題,為數(shù)據(jù)與知識驅(qū)動的方法應(yīng)用于新的工業(yè)過程提供了可能。因此,研究遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動的復(fù)雜工業(yè)過程智能建模與優(yōu)化控制對于發(fā)展智能制造,提高產(chǎn)品質(zhì)量,減少資源和能源消耗,助力碳達峰碳中和具有重要作用。
本書內(nèi)容是作者近年來在基于遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動的復(fù)雜工業(yè)過程建模與優(yōu)化控制等領(lǐng)域研究成果的總結(jié)。書中所涉及的研究成果均已發(fā)表在IEEE Trans Autom Sci Eng、Ind Eng Chem Res和J Process Contr等高水平學(xué)術(shù)期刊,曾榮獲中國自動化學(xué)會科技進步獎一等獎,中國有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎技術(shù)發(fā)明二等獎等榮譽,其中多項研究成果成功應(yīng)用于冶金、選煤等行業(yè),取得顯著的經(jīng)濟效益。本書內(nèi)容包含3部分,第1部分為遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動的建模方法,共計3章,總結(jié)了作者近年來在模型遷移智能建模方面的研究工作,提出了基于模型遷移的復(fù)雜工業(yè)過程低成本建模方法,解決了復(fù)雜工業(yè)過程建模成本高、周期長等問題;第2部分內(nèi)容是遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動的產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測方法,共計3章,分別提出了基于多尺度核、多源域適應(yīng)等遷移模型的產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測方法,解決了數(shù)據(jù)缺乏的復(fù)雜工業(yè)過程終點產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測問題,提升了工業(yè)過程的產(chǎn)品質(zhì)量:第3部分為遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動的間歇過程優(yōu)化控制方法,共計4章,總結(jié)了典型復(fù)雜工業(yè)過程(間歇過程)的優(yōu)化控制方面的研究成果,提出了遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動的間歇過程批次間運行優(yōu)化,集成運行優(yōu)化以及優(yōu)化補償?shù)戎悄軆?yōu)化控制策略,解決了數(shù)據(jù)缺乏間歇過程批次間/內(nèi)優(yōu)化控制問題,提高了工業(yè)過程的綜合經(jīng)濟效益。
本書內(nèi)容所涉及的研究得到了國家自然科學(xué)基金項目(No.61973304、61503384、61873049、62073060)、江蘇省科技計劃面上項目(No.BK20191339)、江蘇省六大人才高峰項目(DZXX-045)、礦冶過程自動控制技術(shù)國家重點實驗室開放課題基金項目(BGRIMM-KZSKL-2019-10)、徐州市科技創(chuàng)新計劃項目(No.KC19055)等的資助。本書的研究成果是在專家同行的關(guān)心和指導(dǎo)下完成的,感謝作者的導(dǎo)師東北大學(xué)王福利教授、博士后導(dǎo)師中國礦業(yè)大學(xué)馬小平教授,諄諄教導(dǎo),師恩難忘,感謝同門何大闊教授、常玉清教授、賈潤達副教授、牛大鵬副教授、劉炎副教授等的關(guān)懷與支持,特別感謝霍英東研究院副院長、香港科技大學(xué)教授、SPE Fellow(美國塑料工程師協(xié)會會士)高福榮教授和云南大學(xué)副校長吳建德教授為本書寫的推薦信,此外特別感謝作者的博士生和碩士生們,正是這些青春年少的學(xué)子們將他們可敬可愛的青春年華揮灑在中國礦業(yè)大學(xué)這片熱土上,才有這一點一滴的研究成果,同時感謝給予過幫助與指導(dǎo)的學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和同事們,感謝暢談學(xué)術(shù)思想的同仁們,以及參考文獻的作者。在此一并表達誠摯的謝意。
由于作者水平所限,書中不妥之處,敬請廣大讀者批評指正。
目錄第1部分遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動的建模方法1基于高斯過程模型和貝葉斯算法的改進快速建模方法31.1引言31.2理論基礎(chǔ)61.2.1高斯過程回歸模型61.2.2貝葉斯算法71.2.3MCMC算法81.2.4拉丁超立方體抽樣算法101.3基于高斯過程模型和貝葉斯算法的改進模型遷移建模策略111.3.1建立舊過程性能預(yù)測模型111.3.2采集新過程建模數(shù)據(jù)121.3.3模型尺度偏差遷移調(diào)整131.3.4貝葉斯遷移模型參數(shù)估計141.3.5新過程序貫試驗設(shè)計161.3.6停止條件與遷移模型驗證181.4實驗驗證191.4.1實驗設(shè)計191.4.2結(jié)果分析26參考文獻302基于多模型遷移和貝葉斯模型平均算法的最小成本建模方法332.1引言332.2多模型遷移策略342.3貝葉斯模型平均算法352.3.1BMA352.3.2期望優(yōu)選(EM)算法362.4基于多模型遷移策略的最小成本建模方法372.4.1相似過程基礎(chǔ)模型選擇382.4.2新過程初始建模數(shù)據(jù)獲取392.4.3參數(shù)估計與模型訓(xùn)練392.4.4補充實驗與模型驗證392.5實驗驗證412.5.1實驗設(shè)計412.5.2結(jié)果分析43參考文獻473基于多任務(wù)最小二乘支持向量機的多過程聯(lián)合建模方法483.1引言483.2多任務(wù)最小二乘支持向量機493.2.1多任務(wù)學(xué)習(xí)算法493.2.2最小二乘支持向量機493.2.3多任務(wù)最小二乘支持向量機523.3多過程聯(lián)合建模方法543.3.1數(shù)據(jù)預(yù)處理543.3.2構(gòu)建多任務(wù)543.3.3模型訓(xùn)練與模型評估553.4實驗驗證553.4.1實驗設(shè)計553.4.2結(jié)果分析56參考文獻60第2部分遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動的產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測方法4基于JYKPLS遷移模型的產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測方法634.1引言634.2JYKPLS基本原理654.2.1PLS654.2.2KPLS654.2.3JYPLS684.2.4JYKPLS694.3基于JYKPLS遷移模型的間歇過程質(zhì)量預(yù)測方法724.3.1數(shù)據(jù)預(yù)處理724.3.2基于PCA映射的數(shù)據(jù)預(yù)估744.3.3模型更新與數(shù)據(jù)剔除744.3.4在線質(zhì)量預(yù)測764.4實驗驗證784.4.1實驗設(shè)計784.4.2結(jié)果分析81參考文獻875基于多尺度核JYMKPLS遷移模型的產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測方法905.1引言905.2多尺度核學(xué)習(xí)方法905.3JYMKPLS方法915.4基于JYMKPLS遷移模型的產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測方法945.4.1離線建模945.4.2模型更新與數(shù)據(jù)剔除955.4.3在線預(yù)測965.5實驗驗證975.5.1實驗設(shè)計975.5.2結(jié)果分析98參考文獻1056基于多源域適應(yīng)JYPLS遷移模型的產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測方法1066.1引言1066.2域適應(yīng)學(xué)習(xí)方法1076.3多源域適應(yīng)JYPLS遷移模型1086.3.1多源域適應(yīng)學(xué)習(xí)1086.3.2多源域適應(yīng)JYPLS遷移模型1096.4基于多源域適應(yīng)JYPLS遷移模型的質(zhì)量預(yù)測方法1116.4.1域間相似度判斷1116.4.2離線質(zhì)量預(yù)測模型1116.4.3域適應(yīng)參數(shù)選取1126.5實驗驗證1146.5.1實驗設(shè)計1146.5.2結(jié)果分析115參考文獻118第3部分遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動的間歇過程優(yōu)化控制方法7遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動的間歇過程批次間運行優(yōu)化控制1217.1引言1217.2優(yōu)化問題描述1227.3修正自適應(yīng)優(yōu)化方法1247.4基于JYPLS遷移模型的間歇過程批次間運行優(yōu)化控制1247.4.1優(yōu)化過程失配原因描述1247.4.2自適應(yīng)控制策略1257.4.3遷移模型的有效性1267.5實驗驗證1277.5.1草酸鈷合成過程介紹與實驗設(shè)計1277.5.2結(jié)果分析129參考文獻1348遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動的間歇過程優(yōu)化補償控制策略1368.1引言1368.2模型更新策略1368.3基于過程遷移模型的間歇過程優(yōu)化補償控制1378.3.1自調(diào)整批次間優(yōu)化方法1378.3.2優(yōu)化補償控制策略方法1388.4實驗驗證1408.4.1實驗設(shè)計1408.4.2結(jié)果分析140參考文獻1449遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動的間歇過程很優(yōu)補償控制策略1459.1引言1459.2優(yōu)化補償問題描述1459.3信賴域方法1489.4建模方法1499.4.1基于即時學(xué)習(xí)的JYKPLS方法1499.4.2局部模型的有效性1519.5基于JITLJYKPLS的批次間很優(yōu)補償控制方法1519.6實驗驗證1549.6.1實驗設(shè)計1549.6.2結(jié)果分析154參考文獻16010遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動的間歇過程集成運行優(yōu)化控制16110.1引言16110.2批次間與批次內(nèi)優(yōu)化16110.2.1批次間優(yōu)化16110.2.2批次內(nèi)優(yōu)化16210.3批次內(nèi)修正策略16210.4間歇過程集成運行優(yōu)化控制16310.5實驗驗證16510.5.1實驗設(shè)計16510.5.2批次間優(yōu)化性能分析16610.5.3集成優(yōu)化性能分析167參考文獻170