对青霉素过程基于多向主元分析法的故障监控研究
毕业论文关键词 间歇过程 统计过程监控 多向主元分析 特征采样
Title Research on Fault Monitoring Based on Multi-way PrincipalComponent Analysis in the process of penicillin
Abstract Batch process has been widely used in biological, pharmaceutical, food andother industries, has become an integral part of the modern fine chemicalindustry, the mainstream mode of production. It is a necessary part of themodern chemical industry to monitor the process safety. According to thesafety monitoring of batch process, the product quality can be improved, andthe safety of the production process is guaranteed.As a representative batch process, penicillin process is highly dynamic andcomplex. In this paper, the model is established by means of multi wayprincipal component analysis, the characteristic sampling is carried out, theprocess of penicillin is monitored, and the fault monitoring method ofpenicillin process is designed.
Keywords batch process,Statistical process,Multi-way Principal ComponentAnalysis,feature samples
目次
1绪论1
2多元统计分析方法5
2.1引言5
2.2主元分析方法（PCA)6
2.3主元分析的几何意义7
2.4主元个数选择8
2.5多向主元分析理论（MPCA）9
2.6基于批次展开的MPCA方法10
2.7未知数据填充11
2.8本章小结12
3基于MPCA的青霉素过程监控13
3.1引言13
3.2青霉素反应过程13
3.3发酵过程13
3.4仿真研究15
结论18
致谢19
参考文献20
1 绪论1.1 课题研究的背景与意义间歇过程是一种工艺流程。在概念上，与连续工艺流程相对-吹冰`文~论^文.网www.chuibin.com，指生产者对一定量的尚未经过加工的原材料，采用规定的设备和方案的按预定的加工顺序进行加工，从而得到一定量产品的生产工艺[2]。在实际工艺流程的操作中，间歇过程具有工艺周期短、操作空间大、方便改变品种等优点，为药品、化妆品、奢侈香料等高附加值产品的加工提供了有利条件，适应了快速增长的产品市场需求，在工业生产中所占比重迅速攀升。使用间歇过程进行的工业生产逐渐升级为相关行业的主要工艺。间歇过程在造纸、冶金、发酵、农产品加工等相关生产活动中的地位也十分重要，成为了这些生产中的相当重要工艺方式。如表1.1 所列，间歇工艺流程在冶金、造纸、建材等行业中所占比例已十分可观，甚至在食品、饮料、医药行业已超过传统连续工艺流程[4]。表 1.1 间歇工艺流程所占生产方式比例表与一般的传统生产工艺相比较而言，间歇工艺流程的时间短、反应快、变量多、工序复杂、条件多变。因此，在实际操作过程中，包括外部状况、操作执行、原料条件在内的一切细节都会对生产活动最终的结果造成极大的影响。在间歇过程中出现的异常情况和相关错误，倘若得不到及时的发现与纠正，会对整个批次产品的产量及质量造成极大的危害，乃至对工艺流程的安全性造成威胁。所以，对间歇过程中可能出现的故障进行安全监控，不光可以提高产品合格率，提高产能，减少故障的发生，还可以有效地避免发生安全事故，具有重要的经济及安全意义。在间歇工艺流程不断进步的同时，相应的过程监控技术也在逐步提升。原始的指向间歇工艺流程的监控，以建立流程的机理模型为根本方法。然而因为间歇工艺流程日趋精细，建立简单的机理模型已远远不能满足当前需要。间歇工艺流程的生产周期由于变量过多，难于行业 生产方式间歇过程 连续过程冶金 35% 65%造纸 35% 65%化工 45% 55%玻璃、水泥 35% 65%食品、饮料 65% 35%医药 80% 20%找到变量与变量之间的准确关系。所以，以建立工序的机理模型为解决办法的过程监控手段已不能准确地对间歇生产进行监控。