A Local Semisupervised Soft Sensor Modeling Method Based on SAE Neural Networks for Spatiotemporal Dynamic Chemical Process

软传感器 过程(计算) 人工神经网络 计算机科学 生物系统 人工智能 模式识别(心理学) 生物 操作系统
作者
Shuang Wang,Longhao Li,Housheng Zhang,Xuefeng Liu,Naiqing Li,Qinghong Wang
出处
期刊:Industrial & Engineering Chemistry Research [American Chemical Society]
卷期号:63 (50): 21645-21661 被引量:5
标识
DOI:10.1021/acs.iecr.4c02809
摘要

In recent years, soft sensors have been widely used for real-time estimation of challenging process variables. However, their accuracy is hindered by strong nonlinearity and dynamics. To address these issues, this paper proposes KM-SAE-SEL-LSSVR, a local semisupervised soft sensor modeling method based on deep learning. This approach integrates K-means clustering using mutual information and Markov distance to localize labeled samples, reducing the impact of process nonlinearity. It also introduces a semisupervised framework with stacked autoencoders (SAEs) to fuse multirate unlabeled data effectively. Additionally, a LSSVR tailored for small sample sizes predicts target values using SAE-reconstructed samples. Model parameters are optimized using the sparrow search algorithm, and a selective integrated learning method based on statistical assumptions improves overall performance. Experimental results with real sulfur recovery unit (SRU) data and simulated penicillin fermentation process (PCA) data show KM-SAE-SEL-LSSVR outperforms traditional methods in prediction accuracy and generalization.

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