For multimode processes, one generally establishes local monitoring models corresponding to local modes. However, the significant features of previous modes may be catastrophically forgotten when a monitoring model for the current mode is built. It would result in an abrupt performance decrease. It could be an effective manner to make local monitoring model remember the features of previous modes. Choosing the principal component analysis (PCA) as a basic monitoring model, we try to resolve this problem. A modified PCA algorithm is built with continual learning ability for monitoring multimode processes, which adopts elastic weight consolidation (EWC) to overcome catastrophic forgetting of PCA for successive modes. It is called PCA-EWC, where the significant features of previous modes are preserved when a PCA model is established for the current mode. The optimal parameters are acquired by differences of convex functions. Moreover, the proposed PCA-EWC is extended to general multimode processes and the procedure is presented. The computational complexity and key parameters are discussed to further understand the relationship between PCA and the proposed algorithm. Potential limitations and relevant solutions are pointed to understand the algorithm further. Numerical case study and a practical industrial system in China are employed to illustrate the effectiveness of the proposed algorithm.


翻译:对于多模式过程,通常可以建立与本地模式相对应的本地监测模式。然而,在为当前模式建立监测模式时,以往模式的重要特征可能被灾难性地遗忘。它将导致性能骤降。它可能是使本地监测模式记住先前模式特点的有效方式。选择主要组成部分分析(PCA)作为基本监测模式,我们试图解决这一问题。修改的五氯苯甲醚算法是建立在监测多模式过程的持续学习能力基础上,通过弹性重量整合(EWC)来克服连续模式对五氯苯的灾难性遗忘。它被称为CCA-EWC,在为当前模式建立五氯苯甲醚模型时,先前模式的重要特征将在那里得到保存。通过 convex功能的不同而获得最佳参数。此外,拟议的五氯苯甲醚-EWC扩展到一般的多模式过程,并介绍程序。讨论了计算复杂性和关键参数,以进一步理解五氯苯甲醚与拟议算法之间的关系。指出了潜在的局限性和相关解决办法,以进一步理解算法。中国的数值案例研究和实用工业系统被用来说明拟议算法的有效性。

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在统计中,主成分分析(PCA)是一种通过最大化每个维度的方差来将较高维度空间中的数据投影到较低维度空间中的方法。给定二维,三维或更高维空间中的点集合,可以将“最佳拟合”线定义为最小化从点到线的平均平方距离的线。可以从垂直于第一条直线的方向类似地选择下一条最佳拟合线。重复此过程会产生一个正交的基础,其中数据的不同单个维度是不相关的。 这些基向量称为主成分。
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