过程工程学报 ›› 2026, Vol. 26 ›› Issue (10): 1090-1099.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225263
王明婷, 姜顺*
Mingting WANG, Shun JIANG*
Key Laboratory of Advanced Process Control for Light Industry (Ministry of Education), School of Internet of Things Engineering, Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu 214122, China
摘要: 化工过程常涉及高温、高压、有毒介质,高效的故障检测对保障化工系统安全稳定运行至关重要。此类过程的变量往往呈现高斯与非高斯混合分布的特征,且存在复杂的非线性耦合,而现有方法依赖高斯分布假设或对混合分布过程采用统一处理策略。为此,本工作研究一种基于主多项式分析(Principal Polynomial Analysis, PPA)和深度支持向量数据描述(Deep Support Vector Data Description, DSVDD)的双子空间故障检测方法。首先通过Kolmogorov-Smirnov (K-S)检验评估过程变量正态性,将变量划分为高斯子空间和非高斯子空间;然后在高斯子空间建立PPA模型,通过多项式映射提取高斯变量的复杂非线性特征,在非高斯子空间构建DSVDD模型,通过深度神经网络提取非高斯变量的非线性特征;最后,通过贝叶斯推理将双子空间的检测统计量进行融合,构造新的综合统计量进行故障检测。通过田纳西-伊斯曼(Tennessee-Eastman, TE)过程对所提方法进行验证,将PPA?DSVDD双子空间方法与PPA和DSVDD及其对应子空间检测结果进行比较,并与主成分分析、独立成分分析及基于变量分布特征的过程监控方法进行对比分析。结果表明,本工作的方法通过解决分布差异和非线性问题,有效增强了复杂化工过程的故障检测能力,对保障化工过程安全稳定运行具有一定的实际意义。