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程序系統工程實驗室
Process Systems Engineering (PSE) Lab.
 
成果簡介
 
◈ 研究成果代表(二)
     5、適應性製程監控技術
    主成分分析(principal component analysis, PCA)技術已被廣泛的應用於製程監控上,但傳統監控的方法均使用一個固定的PCA 模式,而本研究演導出兩種在計算上極有效率的PCA 演算法來進行適應性(adaptive)製程監控,其一為遞迴式(recursive)PCA 演算法,此方法可持續擴增製程的正常操作資料來更新PCA 模式,使監控指標更具有一致性;其二為移動視窗moving window)PCA 演算法,此方法以加入新的製程正常操作資料並捨棄舊的操作資料之方式來更新PCA 模式,對於製程參數會隨著製程操作緩慢變化的系統,能夠提供較適合製程現況的監控指標。由於大部分的工業程序都具有緩慢變化的特性,而所提出之適應性製程監控技術能夠有效降低線上計算的成本,同時提高錯誤偵測之準確性以及效率,在工業上應具有廣泛的應用性。
     6、多變數動態系統之量測器失誤診斷
    現今的大型工場皆含有為數龐大的量測器(sensor),因此量測器的失誤診斷技術對於製程安全與最適操作是不可或缺的。有鑑於傳統以統計為基礎的失誤診斷方法對於動態製程系統無法提供準確的量測器失誤診斷,本研究提出一個新穎的系統化方法來針對多變數動態系統進行多重量測器失誤之偵測、隔離以及識別。本研究結合程序動態模式的建立,首先定義一個基本量測器失誤矩陣,然後將目前的操作資料投影於該矩陣所形成之空間上,得到相對應的權重向量即可用於多重量測器之失誤診斷,此權重向量可進一步整合為單一指標,以便於量測器失誤之偵測,同時對於量測器失誤的可偵測性與可識別性,亦加以深入分析探討。結果顯示本方法對於多重量測器失誤診斷之成功率與準確率明顯優於傳統方法。
◈ 研究成果代表(一)
     1、多變數系統之非線性Hammerstein 模式識別
    對於多變數非線性Hammerstein 系統,提出一個新的非參數型識別方法,不僅不需要事先對系統進行參數化,求解複雜的最適化問題亦可避免。藉由一種特殊設計的刺激訊號,多變數線性動態部分之識別可在單變數的識別架構下完成,同時與靜態非線性部分之識別是彼此分離的。此外,本方法最重要的優點與實用性在於設計者可以有自由度依其需求來選擇該模式的表現方式,有助於非線性系統之控制設計(例如模式預測控制)以及更佳控制性能之獲取。
     2、多變數系統之閉環路模式識別及其應用
    閉環路識別就實用性的觀點而言優於開環路識別,但在技術上困難度較高。此研究改良近來迅速發展的次空間識別法(subspace identification method),解決將之應用於閉環路識別時所遭遇的困難,並且推導出次空間識別法之遞迴式演算法,該演算法能夠有效減少識別所需收集的資料點數目,不僅具有相當程度的學術貢獻,同時亦大幅提高了此識別方法之實用性。接著將此方法應用於控制性能監控以及控制器改善,若評估得知目前控制性能不佳,則可進一步重新設計控制器來達到較佳性能。本研究所提出之系統化方法,包含模式識別、控制器監測和控制器調諧,可以合併發展成一個智慧型控制系統,具有工程實務的價值。已與中國鋼鐵股份有限公司簽訂產學合作計畫,進行此技術在其氧氣工場之實際應用。