一种基于LSTM-CVAE的乳酸菌发酵过程故障检测与诊断方法

专利主权项内容

1.一种基于LSTM-CVAE的发酵监测模型的建立方法，其特征在于，包括如下步骤：1)采集正常发酵的过程数据，所述过程数据为三维数据(I, J, K)，共有I个发酵批次，每个发酵批次中有K个采样时刻，每个采样时刻里有J个采样变量；X2)对步骤1)中获得的数据进行预处理，按照时段划分数据，从发酵批次维度对数据进行Z-score标准化处理，获得标准数据；3)对步骤2)的标准化数据进行三维滑窗处理，获得输入序列其中，w为时间维度相关性长度，w为批次维度相关性大小，J为过程变量个数；tb4)建立LSTM-CVAE网络模型，所述网络模型的具体结构为编码器和解码器，所述编码器包含三层：第一层为LSTM神经网络，神经元个数为J，第二层为全连接层，用于LSTM信息提取与传递，第三层分为均值和方差，第三层神经元小于第二层，第三层采用重构化参数策略，将浅空间压缩到标准正态分布；所述解码网络包含三层，第一层为LSTM层，用于先前信息的提取并存储，第二层为全连接层，用于将信息进一步处理，第三层的神经元与输入层神经元个数相同；5)设计故障检测指标，分别为潜变量的故障检测指标loss与残差空间故障检测指标loss，具体计算方法为：KLRESloss＝KL(q(z|x)||N(0, 1))KLen其中，KL是衡量LSTM-CVAE的浅空间分布与标准正态分布间的距离，q为编码网络，z为潜变量，N(0, 1)为标准正态分布，为二范数，N为采样次数，计算控制限；en6)进行模型训练直至损失函数的值稳定。