基于混合变分自编码器回归模型的软测量建模方法

• 作者: 崔琳琳 沈冰冰 葛志强
• 来源期刊: 自动化学报
• 关键词: 软测量 变分自编码器 高斯混合模型 混合变分自编码器回归模型 多模态工业过程
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 论文与报告|Papers and Reports
• 页码范围: 398-407
• 页数: 10页
• 语种: 中文
• DOI: 10.16383/j.aas.c210035

摘要

近年来,变分自编码器(Variational auto-encoder,VAE)模型由于在概率数据描述和特征提取能力等方面的优越性,受到了学术界和工业界的广泛关注,并被引入到工业过程监测、诊断和软测量建模等应用中.然而,传统基于VAE的软测量方法使用高斯分布作为潜在变量的分布,限制了其对复杂工业过程数据,尤其是多模态数据的建模能力.为了解决这一问题,本论文提出了一种混合变分自编码器回归模型(Mixture variational autoencoder regression,MVAER),并将其应用于复杂多模态工业过程的软测量建模.具体来说,该方法采用高斯混合模型来描述VAE的潜在变量分布,通过非线性映射将复杂多模态数据映射到潜在空间,学习各模态下的潜在变量,获取原始数据的有效特征表示.同时,建立潜在特征表示与关键质量变量之间的回归模型,实现软测量应用.通过一个数值例子和一个实际工业案例,对所提模型的性能进行了评估,验证了该模型的有效性和优越性.