In this paper, a novel multimode dynamic process monitoring approach is proposed by extending elastic weight consolidation (EWC) to probabilistic slow feature analysis (PSFA) in order to extract multimode slow features for online monitoring. EWC was originally introduced in the setting of machine learning of sequential multi-tasks with the aim of avoiding catastrophic forgetting issue, which equally poses as a major challenge in multimode dynamic process monitoring. When a new mode arrives, a set of data should be collected so that this mode can be identified by PSFA and prior knowledge. Then, a regularization term is introduced to prevent new data from significantly interfering with the learned knowledge, where the parameter importance measures are estimated. The proposed method is denoted as PSFA-EWC, which is updated continually and capable of achieving excellent performance for successive modes. Different from traditional multimode monitoring algorithms, PSFA-EWC furnishes backward and forward transfer ability. The significant features of previous modes are retained while consolidating new information, which may contribute to learning new relevant modes. Compared with several known methods, the effectiveness of the proposed method is demonstrated via a continuous stirred tank heater and a practical coal pulverizing system.


翻译:本文提出一种新的多模式动态进程监测方法,将弹性重量整合(EWC)扩大到概率慢化特征分析(PSFA),以便提取多模式慢化特征,从而产生在线监测的多模式慢化特征; EWC最初是在机器学习连续多任务时采用的,目的是避免灾难性的遗忘问题,在多模式动态进程监测中同样构成重大挑战;当新模式到来时,应当收集一套数据,以便这一模式能够由PSFA和先前的知识确定;然后,引入一个正规化术语,以防止新数据大大干扰所学的知识,在估计参数重要性措施时,发现新数据会大大干扰所学的知识;拟议的方法被称作PSFA-EWC,该方法不断更新,能够连续地取得出色的业绩;不同于传统的多模式监测算法,PSFA-ECC提供后期和前期转移能力;保留了以往模式的重要特征,同时将新的信息纳入,有助于学习新的相关模式;与若干已知方法相比,拟议方法的有效性通过连续蒸馏热器和煤化系统得到证明。

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