遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜工業(yè)過(guò)程智能建模與優(yōu)化控制
定 價(jià):99 元
- 作者:褚菲,代邦武著
- 出版時(shí)間:2023/6/1
- ISBN:9787502494513
- 出 版 社:冶金工業(yè)出版社
- 中圖法分類(lèi):TB114.2
- 頁(yè)碼:170
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開(kāi)本:16開(kāi)
《遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜工業(yè)過(guò)程智能建模與優(yōu)化控制》詳細(xì)介紹了當(dāng)前人工智能背景下遷移學(xué)習(xí)方法在復(fù)雜工業(yè)過(guò)程智能建模和優(yōu)化控制中的應(yīng)用、思路和案例。全書(shū)共分3部分:第1部分介紹了遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的建模方法;第2部分介紹了遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的間歇過(guò)程產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測(cè)方法:第3部分介紹了遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的間歇過(guò)程優(yōu)化控制方法。
《遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜工業(yè)過(guò)程智能建模與優(yōu)化控制》可供從事復(fù)雜工業(yè)過(guò)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(dòng)化及其相關(guān)專(zhuān)業(yè)師生學(xué)習(xí)和參考。
近年來(lái),大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展推動(dòng)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(jí)提供了新的思路,智能制造應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)前,世界正處于百年未有之大變局,國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)紛紛聚焦于制造業(yè),美國(guó)提出了“先進(jìn)制造業(yè)美國(guó)領(lǐng)導(dǎo)力戰(zhàn)略”、德國(guó)提出了“國(guó)家工業(yè)戰(zhàn)略2030”、日本提出了“社會(huì)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(qiáng)國(guó),搶占全球制造業(yè)新一輪競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)。為此,我國(guó)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(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)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(guó)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(qiáng)、應(yīng)用深度廣度不夠、專(zhuān)業(yè)人才缺乏等問(wèn)題。因此,推動(dòng)大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)與實(shí)體制造業(yè)深度融合,發(fā)展先進(jìn)智能制造業(yè),升級(jí)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系,培養(yǎng)智能制造人才,實(shí)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(guò)程為載體,隨著全球工業(yè)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈和產(chǎn)品的不斷升級(jí),現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的操作流程和工藝也變得更加復(fù)雜,運(yùn)行機(jī)理難以研究。分布式控制系統(tǒng)、先進(jìn)傳感器等技術(shù)的廣泛應(yīng)用,使得工業(yè)過(guò)程積累了豐富的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)與過(guò)程知識(shí),為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與知識(shí)驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜工業(yè)過(guò)程的研究奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。對(duì)于新過(guò)程來(lái)說(shuō),由于其運(yùn)行時(shí)間短,可靠的運(yùn)行數(shù)據(jù)十分稀少,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以獲取數(shù)據(jù)不僅耗費(fèi)大量的人力物力,而且周期長(zhǎng),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(gè)或多個(gè)源域的過(guò)程知識(shí)遷移到新目標(biāo)域來(lái)解決目標(biāo)域數(shù)據(jù)知識(shí)不足的學(xué)習(xí)問(wèn)題,為數(shù)據(jù)與知識(shí)驅(qū)動(dòng)的方法應(yīng)用于新的工業(yè)過(guò)程提供了可能。因此,研究遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜工業(yè)過(guò)程智能建模與優(yōu)化控制對(duì)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(dá)峰碳中和具有重要作用。
本書(shū)內(nèi)容是作者近年來(lái)在基于遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的復(fù)雜工業(yè)過(guò)程建模與優(yōu)化控制等領(lǐng)域研究成果的總結(jié)。書(shū)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(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng),中國(guó)有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)等榮譽(yù),其中多項(xiàng)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(jì)效益。本書(shū)內(nèi)容包含3部分,第1部分為遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的建模方法,共計(jì)3章,總結(jié)了作者近年來(lái)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(guò)程低成本建模方法,解決了復(fù)雜工業(yè)過(guò)程建模成本高、周期長(zhǎng)等問(wèn)題;第2部分內(nèi)容是遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測(cè)方法,共計(jì)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(cè)方法,解決了數(shù)據(jù)缺乏的復(fù)雜工業(yè)過(guò)程終點(diǎn)產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測(cè)問(wèn)題,提升了工業(yè)過(guò)程的產(chǎn)品質(zhì)量:第3部分為遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的間歇過(guò)程優(yōu)化控制方法,共計(jì)4章,總結(jié)了典型復(fù)雜工業(yè)過(guò)程(間歇過(guò)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(dòng)的間歇過(guò)程批次間運(yùn)行優(yōu)化,集成運(yùn)行優(yōu)化以及優(yōu)化補(bǔ)償?shù)戎悄軆?yōu)化控制策略,解決了數(shù)據(jù)缺乏間歇過(guò)程批次間/內(nèi)優(yōu)化控制問(wèn)題,提高了工業(yè)過(guò)程的綜合經(jīng)濟(jì)效益。
本書(shū)內(nèi)容所涉及的研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.61973304、61503384、61873049、62073060)、江蘇省科技計(jì)劃面上項(xiàng)目(No.BK20191339)、江蘇省六大人才高峰項(xiàng)目(DZXX-045)、礦冶過(guò)程自動(dòng)控制技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題基金項(xiàng)目(BGRIMM-KZSKL-2019-10)、徐州市科技創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目(No.KC19055)等的資助。本書(shū)的研究成果是在專(zhuān)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(guó)礦業(yè)大學(xué)馬小平教授,諄諄教導(dǎo),師恩難忘,感謝同門(mén)何大闊教授、常玉清教授、賈潤(rùn)達(dá)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(zhǎng)、香港科技大學(xué)教授、SPE Fellow(美國(guó)塑料工程師協(xié)會(huì)會(huì)士)高福榮教授和云南大學(xué)副校長(zhǎng)吳建德教授為本書(shū)寫(xiě)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(ài)的青春年華揮灑在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)這片熱土上,才有這一點(diǎn)一滴的研究成果,同時(shí)感謝給予過(guò)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(xiàn)的作者。在此一并表達(dá)誠(chéng)摯的謝意。
由于作者水平所限,書(shū)中不妥之處,敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。
目錄第1部分遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的建模方法1基于高斯過(guò)程模型和貝葉斯算法的改進(jìn)快速建模方法31.1引言31.2理論基礎(chǔ)61.2.1高斯過(guò)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(guò)程模型和貝葉斯算法的改進(jìn)模型遷移建模策略111.3.1建立舊過(guò)程性能預(yù)測(cè)模型111.3.2采集新過(guò)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(jì)141.3.5新過(guò)程序貫試驗(yàn)設(shè)計(jì)161.3.6停止條件與遷移模型驗(yàn)證181.4實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證191.4.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)191.4.2結(jié)果分析26參考文獻(xiàn)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(guò)程基礎(chǔ)模型選擇382.4.2新過(guò)程初始建模數(shù)據(jù)獲取392.4.3參數(shù)估計(jì)與模型訓(xùn)練392.4.4補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)與模型驗(yàn)證392.5實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證412.5.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)412.5.2結(jié)果分析43參考文獻(xiàn)473基于多任務(wù)最小二乘支持向量機(jī)的多過(guò)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(jī)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(jī)493.2.3多任務(wù)最小二乘支持向量機(jī)523.3多過(guò)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(píng)估553.4實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證553.4.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)553.4.2結(jié)果分析56參考文獻(xiàn)60第2部分遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測(cè)方法4基于JYKPLS遷移模型的產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測(cè)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(guò)程質(zhì)量預(yù)測(cè)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(xiàn)質(zhì)量預(yù)測(cè)764.4實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證784.4.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)784.4.2結(jié)果分析81參考文獻(xiàn)875基于多尺度核JYMKPLS遷移模型的產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測(cè)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(cè)方法945.4.1離線(xiàn)建模945.4.2模型更新與數(shù)據(jù)剔除955.4.3在線(xiàn)預(yù)測(cè)965.5實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證975.5.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)975.5.2結(jié)果分析98參考文獻(xiàn)1056基于多源域適應(yīng)JYPLS遷移模型的產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)測(cè)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(cè)方法1116.4.1域間相似度判斷1116.4.2離線(xiàn)質(zhì)量預(yù)測(cè)模型1116.4.3域適應(yīng)參數(shù)選取1126.5實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1146.5.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1146.5.2結(jié)果分析115參考文獻(xiàn)118第3部分遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的間歇過(guò)程優(yōu)化控制方法7遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的間歇過(guò)程批次間運(yùn)行優(yōu)化控制1217.1引言1217.2優(yōu)化問(wèn)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(guò)程批次間運(yùn)行優(yōu)化控制1247.4.1優(yōu)化過(guò)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1277.5.1草酸鈷合成過(guò)程介紹與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1277.5.2結(jié)果分析129參考文獻(xiàn)1348遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的間歇過(guò)程優(yōu)化補(bǔ)償控制策略1368.1引言1368.2模型更新策略1368.3基于過(guò)程遷移模型的間歇過(guò)程優(yōu)化補(bǔ)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(bǔ)償控制策略方法1388.4實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1408.4.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1408.4.2結(jié)果分析140參考文獻(xiàn)1449遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的間歇過(guò)程很優(yōu)補(bǔ)償控制策略1459.1引言1459.2優(yōu)化補(bǔ)償問(wèn)題描述1459.3信賴(lài)域方法1489.4建模方法1499.4.1基于即時(shí)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(bǔ)償控制方法1519.6實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1549.6.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1549.6.2結(jié)果分析154參考文獻(xiàn)16010遷移學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的間歇過(guò)程集成運(yùn)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(guò)程集成運(yùn)行優(yōu)化控制16310.5實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證16510.5.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(xiàn)170