工业软测量精度突破!特征解耦自编码器登顶全球信息学顶刊

作者:发布时间:2023-01-17

20231月,工程中心耿志强教授团队在工业信息学领域顶刊《IEEE Transactions on Industrial Informatics》(中科院一区TOP,影响因子12.3)发表开创性研究“Novel Feature-Disentangled Autoencoder integrating Residual Network for Industrial Soft Sensor”(卷109,页10299-10308DOI: 10.1109/TII.2023.3240923)。

为了克服现有深度自编码器(AE)用于软传感器建模的鲁棒性低、泛化能力弱的问题,研究首创“特征解耦自编码器-残差网络框架(FDAE-ResNet)”,FDAE可以通过一种新的趋势-周期长短期记忆网络(TPLSTM)和一种新型动态自注意力卷积神经网络(DSACNN)获得包括趋势特征、周期特征和空间特征的解纠缠多源特征,并将输入变量分解的趋势和周期信号分别馈入TPLSTM,在时域和频域学习趋势和周期特征。利用DSACNN通过添加新的注意力机制来捕获空间域中的动态空间特征。此外,通过将趋势特征、周期特征和空间特征连接在一起,获得解结的多源特征。最后,利用Resnet通过建立解结多源特征和输出之间的关系来构建软传感器模型。实验结果表明,与其他最先进的方法相比,FDAE-Resnet在改变工况下平均可将均方根误差降低26.2%,平均绝对百分误差降低38.2%

第一作者为武昊,北京化工大学信息学院博士研究生,研究方向人工神经网络、迁移学习等。通讯作者为韩永明,教授,博士生导师,国家优青,计算机系系主任;耿志强,教授,博导,现为智能过程系统工程教育部工程研究中心主任、北京化工大学数据科学与工程研究中心主任、中国自动化学会理事过程监控与优化领域权威学者;朱群雄,教授,博士生导师,中国自动化学会会士,现任北京市科协常委等,研究方向为计算智能与工业应用、过程建模与系统优化、故障诊断与报警管理、虚拟现实与数字孪生等。


IEEE Transactions on Industrial Informatics》是工业4.0核心技术领域旗舰期刊,连续8年位居JCR-Q1区首位,聚焦工业物联网、数字孪生、智能制造等前沿方向,以严苛的工程落地标准(年均录用率15%)引领产业智能化变革。