Determinististen prosessimallien integrointi datapohjaisiin monitorointimenetelmiin

No Thumbnail Available

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2004

Department

Kemian tekniikan osasto

Major/Subject

Prosessien ohjaus ja hallinta

Mcode

Kem-90

Degree programme

Language

fi

Pages

vii + 93 s. + liitt.

Series

Abstract

Prosessien monitorointi on ollut viime aikoina aktiivisen tutkimuksen kohteena. Kasvavaa kiinnostusta on osoitettu erilaisten menetelmien yhdistelemisellä saavutettavia hyötyjä kohtaan sekä myös monitorointisovellusten ja säädön yhdistämiseksi vikasietoiseksi säädöksi. Tämän työn tavoitteena on tutkia erilaisia tapoja yhdistää deterministisiä prosessimalleja tilastollisiin monimuuttujamenetelmiin perustuvaan monitorointiin ja kehittää menetelmä estimaatin luotettavuuden arvioimiseksi, jota voitaisiin hyödyntää myös säädössä. Kirjallisuusosassa on tarkasteltu lyhyesti yleisimpiä tilastollisia monitorointimenetelmiä ja kartoitettu tarkemmin tapoja yhdistää deterministisiä prosessimalleja empiirisen mallinnuksen menetelmiin. Lisäksi on tutkittu tiedon luotettavuusnäkökohtia ja kirjallisuudesta löytyviä luotettavuusindeksejä. Kokeellisessa osassa tutkittiin epälineaarisen differentiaaliyhtälömallin, taseyhtälömallien sekä prosessitietämykseen perustuvien laskennallisten muuttujien yhdistämistä osittaisten pienimpien neliösummien keinoon (PLS) teollisessa monitorointisovelluksessa. Prosessin dynamiikkaa ja epälineaarisuutta kuvattiin prosessimallilla sekä laskennallisilla muuttujilla siten, että yhteys niiden tuottamien suureiden sekä lähtösuureiden välillä voitiin mallintaa lineaarisella mallilla. Taseyhtälömalleja taas käytettiin kohdeprosessin useista ajotavoista aiheutuvien perustasojen erottamiseksi muusta prosessissa esiintyvästä vaihtelusta, jotta tilastollinen monitorointi olisi herkempi perustasojen ympärillä esiintyvälle varianssille. Sovellusta varten kehitettiin myös kirjallisuudessa raportoitujen esimerkkien pohjalta PLS-mallin tuottaman estimaatin luotettavuutta kuvaava indeksi, joka perustuu tulosuureiden jäännösarvoihin painotettuna suureiden painoarvolla mallissa. Indeksiä käytettiin eliminoimaan epäluotettavan estimaatin vaikutukset monitoroinnissa, kun hälytys perustui lähtösuureiden jäännösarvoihin. Työssä osoitettiin, että yhdistelmämalli on robustimpi esimerkiksi tuotantovolyymin vaihteluille kuin puhtaasti tilastollinen malli ja että sovelluskohteelle ominainen, useista tuotelaaduista johtuva häiritsevä varianssi pystytään yhdistelmämallissa tehokkaasti poistamaan. Kehitetyn yhdistelmämallin todettiin soveltuvan monitorointiin erinomaisesti: 97 % viallisista analysaattorimittauksista havaittiin yhdistelmämallilla, tilastollisella mallilla vain 93 %. Lisäksi yhdistelmämalliin perustuva sovellus tuotti 52 % vähemmän vääriä hälytyksiä. Kytkemällä kehitetty luotettavuusindeksi sovellukseen väärien hälytysten lukumäärää voitiin edelleen vähentää kymmenesosaan.

Description

Supervisor

Jämsä-Jounela, Sirkka-Liisa

Thesis advisor

Sourander, Mauri

Keywords

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120450903

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK