TELKOM NIKA Indonesia n  Journal of  Electrical En gineering   Vol.12, No.5, May 2014, pp . 3595 ~ 36 0 2   DOI: http://dx.doi.org/10.11591/telkomni ka.v12i5.4919          3595     Re cei v ed O c t ober 2 4 , 201 3; Revi se d Decem b e r  16, 2013; Accept ed Ja nua ry 6,  2014   Quality Abnormal Pattern Recognition of Dynamic  Process Based  on MSVM      Yumin Liu, Haofei Zho u*, Shuai Zhang   Busin e ss Scho ol of Z hengz ho u Univ ersit y , Z hen gzh ou 45 0 001, He na n, Chin a   *Corres p o ndi n g  author, e-ma i l : seanzh o u 668 @16 3 .com       A b st r a ct  T he i m prov e m ent of the effec t ive reco gniti on  of  qua lity ab n o rmal p a tterns  in dyn a m ic  pro c ess has   seen i n cre a sin g  de ma nds n o w adays in the  real-ti m monit o r and  dia g n o s e of auto m ati c  ma nufacturi n g .   Based  on the  analys is of the dyn a m ic p r ocess of  qu a lity abn or mal  pattern, this p aper pr ese n ts  a   recog n itio n mo del of qu al ity abnor mal patter n  recog n it io n u s ing a Mu lti-SV M. Contrasting  w i th performan c e   of recogn ition  mo de l base d  on differe nt kernel  functi ons, suitab le kern el  functions w e re   selected for the  recog n itio n mo del. F u rther mo re, w e  have contrasted th e mo de l prop ose d  in this p aper  w i th the mod e l   ado pted  by Va hid. Si mulati on  results sh ow  that the rec o g n i t ion  mo del  pro pose d  in th is p aper  has very  hig h   recog n itio n acc u racy for all p a tterns, and the  over a ll aver ag e recog n itio n a ccuracy is 97.7 8 %.      Ke y w ords pat tern recog n itio n, dyna mic pr o c ess, MSVM, kerne l  functio n     Copy right  ©  2014 In stitu t e o f  Ad van ced  En g i n eerin g and  Scien ce. All  rig h t s reser ve d .       1. Introduc tion  Quality abno rmal pattern reco gnition of dynamic  p r o c ess plays a very importa nt role in   monitori ng b o th the ma n u facturer  pro c e ss  ru nni ng  in its inten d ed mo de a n d  the p r e s en ce of  abno rmal  p a tterns and re a lizing online quality  diagn ose  of autom atic produ ctio n pro c e s s. Since   mode rn in du strie s , such  as  petrol e u m , metallurg y, machin ery  and  othe r i ndu strie s , ha ve   become m o re large-scale ,  compl e x a nd contin u o u s , the mo nitoring  and  di agno si s of t he  dynamic  pro c e ss h a attracte d many  sch ola r s'  attention an d n o w it be com e s the resea r ch   hotsp ot in the  field of qualit y control [1-3 ]. Si nce a la rge num be r of  dynamic dat aflow h a be en  gene rated  through th e p r o c e s s of auto m atic p r o duction, the key  probl em of  d y namic  pro c e ss  quality cont rol is ho w to  monitor a n d  diagno si s th e dynami c  d a ta flow’ s  variation ten d e n cy  effec t ively.  Suppo rt vector ma chin e (SVM) perfo rms cl as sifica tion tasks of  various  kin d s  quality  abno rmal  dat a by  con s tru c ting  optimal  se parating  h y perpla ne [4] .  This  metho d  can  effecti v ely  solv e sev e r a l   pra c t i cal pr o b lems,  su ch as  t he  small  sampl e  p r ob lem, nonlin ea r problem  an high dime nsi onal pattern reco gnition p r oblem an d so  on [5].  Curre n tly, SVM ha s wi del y applied to  quality  of the  indu stry pro c e ss  monito ri ng an diagn osi s . Th e variation te nden cy of dynamic  dataf lo w con s ist s  of  several patt e rn s, incl udin g   trend patte rn,  shift pattern and cy clic pa ttern. The  re cognition of variation  tend en cy for dynami c   dataflow is t y pical of mul t i-cla ss  cla ssi ficati on.Howe ver, the basi c  SVM deals with two-cla ss  probl em s. Th us, it  can  be   develop ed fo r multi-cla s s cl assificatio n  to  deal  with  dy namic dataflo w.  No wad a ys,  MSVMs a r gainin g  ap pli c ation i n  the  area  of control ch art p a ttern recognitio n  an d   fault diag nose in in du strial  pro c e s se s [6 -7]. Jia ng  (2 0 09)  esta blish e a MSVM  model  ba sed  on   four  SVM cla ssifie r s, all  of   whi c h have cho s e n   G a u s sian  kern el fu nction  to dia g nose the fa ult of  blast fu rna c e  [8]. Vahid  (2 010) p r e s ent s a  MSVM m odel  usin g th e “o ne -agai n s t-all  meth o d  to  recogni ze the  quality pattern for all six  pattern s [9]. Wu (2 010 ) prese n ts a MS VM model, and  four SVM cla ssifie r s a r e e s tabli s he d to recogni ze  tre nd pattern,  shift pa ttern, cyclic pattern  and   mixed pattern [10]. Xiao (201 0) p r e s ents a lea s t  squa re MS VM model to re cog n ize  three   different  shift pattern s of t he TE p r o c e ss  and   sim u l a tion expe rim ent indi cate that MSVM can  recogni ze all  the quality patterns effectiv ely [11 ]. As  mentione d ab ove, many studie s  of MSVM  recognitio n  model are   re stri cted  to so me  spe c ial  i ndu strial pro c e ss and   al ways ado pt  "one- again s t-all" m e thod  whi c h i s  on e kernel f unctio n  to dia gno se differe nt quality abn ormal  pattern s.   Thus the  recognition  effect of this MSV M  re co gnition  mod e will b e  g r eatly  wea k en ed. O w in g t o   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 5, May 2014:  3595 – 36 02   3596 the cha r a c ters of  dynami c  dataflo w,  su ch  as n online a r, n on-no rm al. The r e  are  large  differe nce   on variation  tenden cy o f  quality abnorm a l patte rns.  Con s e q uently, the large s t probl ems  encounte r ed   in setting u p  the MSVM   model  are h o w to  sele ct the  ke rnel  functio n s an d  its  para m eter va lues, when we using MSV M  model to reco gni ze the  quality patterns of dynam ic  p r oc es s .   Based  on the  analysi s  of t he dynami c   pro c e ss  of q uality abno rm al pattern, thi s  pa per  pre s ent s a  re cog n ition fra m ewo r k of  qu ality abno rma l  pattern  reco gnition  by u s ing a  Multi-SV model. Throu gh the simul a tion experi m ent, a MSVM reco gniti on model of  quality abno rmal  pattern in  dynamic  pro c e s s is p r o p o s e d  in this p a p e r after  com parin g an d a nalyzin g different   kernel fun c tions’ a c curacy. Furthermo re,a qua lity abno rmal re cog n ition mo del of dynamic  pro c e ss  ba se d on MSVM is esta blishe d, whic h pro v es the effectiv eness achi eved by qual ity  abno rmal p a ttern of dynami c  pro c e s s.       2. Qualit y  Patter n  of Dy n a mic Proces Thro ugh  the  contin uou p r odu ction  p r o c e s s o r  a u to matic  equip m ent tre a ting  p r ocess,  we o b taine d   a mount  of d y namic d a taflow  reflectin g  the ope ratin g  co ndition  which  effects t he  quality and chang es of pro duct s  und er a  continu o u s  p r odu ction p r o c e ss.         Figure 1. Qua lity Abnormal Pattern of Dynamic Process      The  pro d u c tive process i s  u nde a n o rm al  runnin g  statu s  wh en dyn a mi dataflo fluctuating  around  the  de signi ng ta rge t  nume r ical v a lue  ran doml y . The follo w variation  tre n d   sho w by Fig u re  1(a )  i s  th e no rmal  pattern  (NR) of d y namic  pro c e s s ba sic qu ality pattern. Whe n   the dynamic  dataflow tend ing to trend, shift or  cycl e, there are a b norm a l factors leadin g  to a   quality pro b l e m amo ng p r odu ctive pro c e ss. Th a bnormal con d ition of dyn a mic p r od uct i ve   quality contai ns th ree  type s: tren d, shift and  cy clic.  The trend  of  dataflow incl ude s two typ e whi c h a r e in crea sing t r end  (IT) an d de crea sing t r end  (DT )  (sh o wn  by Figure 1(b) an d 1(d))  as  well a s  the  shift pattern  contain s  up wa rd  shift  (US )   and d o wnward shift (DS)  (sho wn  by Fig u re  1(c) a nd 1 ( e ) ). The r efore, the dynami c   pro c e ss quali t abnorm a l model can b e   illustrated as  increasing trend, de creasi ng trend, upward shift, downward sh ift and cycli c  pattern (CC). Figure  1 sho w s deta ils of dynami c  proces s ba sic q uality model which in clud es n o rm a l  pattern an d five  abno rmal p a ttern s.   Duri ng th e a c tual  co ntinu ous produ cti v e pr oc ess   o r  au to ma tic tr e a t in g pr oc es s ,  the   abno rmal ch ange s of dataflow will le ad to the  problem s of produ cts on varying de gre e s.   Therefore, in  orde r to re d u ce the  pro b l e ms in p r od uc tive  p r oc ess, it is  n e c essa r y  to  r e c o gniz e   effectively the quality abnormal model of  dynamic d a ta flow.       3. Establish m ent th e Re cognition M odel Bas e on MSVM  In this se cti on, we e s ta blish ed th quality patte rns  re co gnitio n  mo del  of  dynamic  pattern. We combine d  the roug h SVM cl assifier an d subdivisi on SVM classifie r  to establi s h th recognitio n  m odel  of dyna mic p a ttern. I n  orde r to   provide the o reti cal  ba sis for  kernel fu nctio n   sele ction  of  singl sup porting vecto r  m a chi ne i n  the  re cog n ition  model, th ree  kin d s of  kerne l   function s, in cludi ng Li ne ar,Polynomial  and  RBF,   whi c h a r e ty pically u s e d  to SVM wil l  be   introduced in this section as well.    0 50 10 0 15 0 20 0 25 0 30 0 35 0 -4 -2 0 2 4 () aN R () bI T () cU S () aN R () dD T () eD S () fC C Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Quality Abn o rm al Pattern Reco gnition of  Dynam ic Pro c e ss Ba sed o n  MSVM (Yum in Liu)  3597 3.1. Recog n ition Model Based on MS VM  A n  S V M  pe rf orm s   cla ssif i c a t i on t a sk b y  co n s tructin g  optimal   se paratin g hyp e plane (OSHs) [12]. There a r six basi c  q uality pattern in t he dynami c   d a taflow to  re cogni ze, so M u lti- SVM model i s  ne ce ssary.  There are two  widel y u s ed metho d s t o  extend SVM to Multi-cl ass  probl em s [9]. One of them is calle d the “on e -a gai nst-all  (OAA ) method. An other meth od  is   calle d “on e -a gain s t-on e” (OAO) meth o d . The two m e thod s all ha ve good re co gnition effect.   In term of trend, shift an d cycli c  thre e pattern s of  dynamic d a taflow, we first sho u l d   adopt  OAA  method  and  try to  re co gnize the s e   three  quality  abn orm a l p a tterns  with  the  establi s hm en t of SVM 1,  SV M 2  and SVM 3  classifie r s. And then, we esta blish e d  SVM 4  and SVM 5   cla ssifie r s an d re co gni ze i n crea sing  tre nd o r  d e crea sing t r en d an d up wa rd  shi ft or do wn wa rd   shift. In order to cl assify the  six basi quality  patterns  of dynami c  proc ess,  we constructed a  model of qual ity abnormal  pattern recog n ition ba sed  on MSVM. The structu r of the recogni tion  Model is  sho w n in Figu re  2.        Figure 2. Re cognition Mo d e l Based o n  MSVM      In the Figure 2, trend, shift and cycli c  th ree pattern s of dynamic dat aflow thro ugh  SVM SVM 2  and SVM 3  classifie r s be recogni zed firstly. W hen the cu rrent dataflo w be  identified as  trend patte rn  through SV M 1 , the datafl o w will be  cl assified by SVM 4  which  can re cog n ize  th e   increa sing trend a nd de crea sing t r end  two qua lity  abno rmal p a tterns.Su bseq uently,  upward   shift and  do wn ward shift two qu ality abno rmal  pat tern  with SVM and SVM 5  clas sif i e r be   cla ssifie d  a s  t he  sam e  me chani sm.  Whe n  SVM 3   ide n tified  the datafl o i s  not an cycli c al pattern   after SVM 1  and SVM 2  clas sif i er s,  S V M 6   will und erta ke  the recogniti on for no rmal  pattern.     3.2. Kernel F unction Sele ction of MSV M   The ba si c pri n cipl e of SVM is to solve   linearly sep a rabl e proble m s through fi nding  a   linear  hype rpl ane. In the li nearly  sep a rable  con d itio n, a set of (x i  ,y i ), i=1,2,… n,  xR d  as   training  sam p le of dynamic dataflow whi c have  kno w n the value  of catego ry. The y is the l abel  value of traini ng sam p le an d sele cting th e value from1  or -1.    The pu rpo s of training SV M model i s  to fi nd an optim al hyperplane   that divides the two   abno rmal  pattern so th at it ca n turn the  error  of traini ng into  ze ro   while  maximu m margin. Th us,   the probl em finding thi s  hyperpl ane tran sform ed this  optimizatio n probl em:     2 11 mi n ( ) 22 T J                                                        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 5, May 2014:  3595 – 36 02   3598 s.t : ( ) 1 , 1 2 n T ii yx b i  …,                                                                                      (1)    It can  ado pt  Lagrnag e o p timize  metho d  to tre a t the  primal  proble m  a s  o ne  si mple d ual   probl em. The  optimal deci s ion functio n  (ODF ) is then  given by:    ** 1 ( ) s gn[ ( , ) ] n ii i i f xa y x x b                                                                                                     (2)    Whe r e the  a *  are o p timal  Lagrang e mu ltipliers,  whe n   * 0 i a  the trainin g   sampl e  is SV  (su ppo rt vect or) an * b are  cla ssifi cation  threshold. A s  the sample   data of q ualit y abno rmal  pattern all a r e linea rly inseparable, SV Ms can e ffici ently perform  non-li nea r cl assificatio n  u s ing  kernel fun c tio n , implicitly m appin g  the s linearly in se p a rabl e sampl e  data into  hi gh-di men s ion a feature spa c es so that ca n solve linea rly inse p a ra bl e probl em s. Thus the p r o b lem to find an  optimal hype rplane tra n sfo r med anoth e optimal probl em as follo w     1 1 mi n ( ) + C 2 n T i i J    s. t ( ) 1 - , 1 2 n T ii i yx b i   :, …,                                                                               (3)    i is a sl ack variable an 0 i ,c d e fined a s  pen alty coefficien t (c>0). The  g r eate r  the  C is, the heavier puni shment fo misclassifi cation will be. Afte r adding the kernel function  k( , ) i x x the c l ass i fy func tion turn to     ** ( ) sgn[ a ( , ) ] ii i SV f xy k x x b                                                                                           (4)    Acco rdi ng to above-mentio ned analy s is,  it shoul d be  cho o se different kernel fu nction for different  SVM classifi ers. Th us, it  is ess ential  to sele ct a suitable  ke rnel functio n  for  improvin g th e pe rforman c e of SVM  cl assifiers.  Th e r e are   three   basi c  ke rnel  function i n   t he  appli c ation of  SVM. These mathemati c  e x pressio n  of  kernel fun c tio n s are sh own  in Table 1 [13].        Table 1. Basi c Kern el Fun c tion   Name  Expression   Linear   (, ) ( ) ii Kx x x x Poly nomial  (, ) ( 1 ) , 1 , 2 , n q ii Kx x x x q  ……   RBF   22 (, ) e x p 2 ii Kx x  x- x       Curre n tly, it has  no g ene ra l rule  to  sele ct  kern el fun c tion. The r efore, it need consi d e r   the a c tual id entify obje c t to sele ct kernel  fun c tio n  by existin g  expe rien ce  and  sim u lat i on   experim ents.  In the  fram e w ork of q uali t y abno rmal  pa ttern  re co g n ition, it is  si gnifica nt that  to   cho o se a  sui t able kernel  function to  i m prove th quality pattern re co gnition  perfo rma n ce  of  MSVM  cla s sifiers.In ou r pa per, we comp ered the pe rf orma nce of SVM classi fier  with usin g four  different  ke rn el fun c tion s, i n clu d ing  Lin e a r, Po lyno mi al, RBF  an Sigmoid, fo different  quali t pattern s. The  simulation ex perim ent is a s  follow.       4. Results a nd Analy s is  In this se ction, in order to  ensu r e the  perfo rman ce  of reco gnitio n  model, we  analyze  perfo rman ce   of SVM cl assifiers  ba sed  on  differe nt ke rn el fun c t i ons for the  different  qual ity  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Quality Abn o rm al Pattern Reco gnition of  Dynam ic Pro c e ss Ba sed o n  MSVM (Yum in Liu)  3599 abno rmal pat terns. First,  we use  Mo nte-Carl meth od to  simul a te the d a ta of  dynamic proce ss  pattern s. The n , we  com pare the a c curacy of each  SVM cla s sify mo del ba se d on  different  kern el   function,  so  t hat it  can  offe some  evide n ce fo ch oo sing  pa ram e ters of SVM  m odel.  Comp ared   with the re co gnition   mo del  prop osed by  Vahid, the model p r op ose d  in this pa pe r wa s an alyzed.   Furthe rmo r e,  it is si gnificance that  thi s   re co g n ition  mod e l b e  p r oved  for qu ality diagn ose of   dynamic p r o c ess.    4.1. Data  De scription   In parti cula r,  the con s ide r e d  patterns refer to t he follo wing  cl asse s:  normal  (NR), cycli c   (CC), in crea sing tre nd  (IT),  decre asi ng t r end  (DT) , up ward shift  (US),  and do wn ward shift  (DS) These  patterns  of all  the s e different types were  g e n e rated  u s ing   the Mo nte-Ca rlo m e thod.  T h is  equatio n as f o llows:     () () () x td t r t                                                                                                (5)    In the Equation (1 ), x(t) is  the data of q ua lity pattern  in dynami c  proce s s whi c need s to   be si mulate d.  μ  rep r e s e n ts the val ue o f  desig n targ et, containi ng  three  pa rts.  To si mplify the   simulatio n  d a t a, this pa pe r set s   μ  to  ze ro. r(t) is the  data  chan ge  cau s e d  by th e existed  cau s al  factors. He re  white noi se is  adopted to repre s e n t the data ch ange  r(t) in ou r exp e rime nt. d(t) is  the data ch a nge re sulte d  by t he abnormal factors. It causes  five  abnormal m ode s, includi ng  increasing trend, decreasing tr end, upward  shift, downward  sh if and cycl e patterns. Dat a   simulatio n  formula of each qua lity pattern is  as  follows :   1) Normal patterns :       xt r t                                                                                                                                  (6)    2) Increa sin g  trend patte rn s:      xt r t + k t                                                                                                                      (7)    3) De crea sin g  trend patte rns:       xt r t k t                                                                                                                                 (8)    4) Upward  s h ift patterns :       x t   r t b s                                                                                                                                 (9)    5) Do wn wa rd  sh ift patterns:     x t   r t - b s                                                                                                                        (10)    6) Cycli c  patt e rn s:      xt  r t + a s i n 2 t / T                                                                                                (11)    Here, r(t) i s  a fun c tion  that ge nerates  ran dom  numb e rs  n o rmally  distributed(  rt ( 0 1 ) N ), k i s  the  gra d ient of in cr e a sin g  o r  de creasi ng trend  pattern  trend   pattern  (set in  the  rang e 0.3 to 0.5), b indicates the shift position in an  upward  shift pattern an d a  down w a r d shift  pattern  (b  =0   before  the  shi ft and b  1 a t  the shift a n d  there a fter),  s is the  mag n itude of th shi f (set bet wee n 1  and 2), a is the amplitud e of cyclic  va riation s  in acyclic pattern (set in the ran g e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 5, May 2014:  3595 – 36 02   3600 0.8 to 2), T is the peri od of  the cycle  (se t  betwee n  15  and 30  ), t is the di screte ti me at whi c h t he  monitored  proce s s vari abl e is sample (set  within   th e range  0  to2 9 ), a nd x(t )  i s  the valu e of  the  dynamic data  point at time  t. 360 a bove - mentio ned  p a tterns, 60 of  ea ch  type, were  p r eviou s ly   gene rated. F o rme r  20 g r o ups a r e trai n sampl e s, whil e the other 4 0  grou ps a r testing.     4.2. Experiment Settings   In orde r to compa r e the reco gnition a c curacy of SVM in different  kernel fun c tion, the  penalty factor C of the SVM identifier n eed s to  be set. C is the tradeoff betwe en identify errors  and  algo rithm  com p lexity. If the value  of  C i s  to o hig h ,  the alg o rith m will  be com e  very  com p l e x.  And the  lo wer th e valu e  of C,  the  st rong er t he  m odel’ s  g ene ralizatio n a b ility, but the e rro r   become s  big ger which wa s pr o p o s ed b y  Cherka ssky  [14].    ma x x + 3 x - 3 xx C ,                                                                                                    (12)    x is the m ean v a lue of the t r aining  sam p l e s in th e dyn a mic p r o c e ss quality patterns,  σ x   is the stan dard deviation of  the training sample s.   In the simul a tion experi m ent, the value of  c is sele cted a s  1.2 accordi ng to the  Che r kassky's empirical formula (11 )  for Linea r and P o ly kern el function mod e l, while   gr id  s ear c h   method is a d opted for RB F kernel fun c tion model.      4.3. Compari s on of th e M odels’ Perfor mance   After analyzi ng the effect  of different ker nel fun c tions o n  pe rfo r man c e, the  suitabl kernel fu ncti ons were   se lected  for re cog n ition  m o del p r op osed  in thi s  p a p e r. Acco rdin g to   above-mentio ned d a ta,   60  grou ps  of dat a of ea ch q u a lity pattern wil l  be me rge d  i n to 360  gro u p of data, a s  th e sample  dat a of SVM 1 , SVM  2 , SVM  3  and SVM  6  pa ramete r o p timization  ba sed o n   RBF ke rnel f unctio n . 60 group s of data of two  quality patterns  will be merged in to 120 gro u p s  of   data, as the  sampl e  d a ta  of SVM and  SVM 5  para m eter o p timi zation  ba sed  on  RBF  kernel   function. T h e  re sults  of p a ram e ters o p timization  with grid  se arch m e thod f o r SVM 1  whic recogni ze  tre nd p a ttern  a nd SVM 4   wh ich  re cog n ize in cre a si ng  and  de crea sing  pattern  are   s h ow n  in  F i gu r e  3 .         (a)       (b)   Figure 3. (a)  Paramete r op timization for  trend SVM 1 , (b) Para meter  optimizatio n for SVM 4       Thro ugh  sim u lation expe riment, the  accuraci es   o f  reco gnition  based on  different kernel   function s are sho w n in Ta b l e 2.          -5 0 5 -5 0 5 30 40 50 60 70 80 90 100 l o g2c l og2g A c c u ra c y (% ) -5 0 5 -5 0 5 30 40 50 60 70 80 90 100 lo g 2c lo g 2 g A ccu r a cy( % ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Quality Abn o rm al Pattern Reco gnition of  Dynam ic Pro c e ss Ba sed o n  MSVM (Yum in Liu)  3601 Table 2. The  Accu ra cy of SVM on Different Ke rn el F unctio n  Un de r Optimized P a ram e ters  Kernel function        RA  Parameters an recognition accuracy  SVM 1  SVM 2  SVM 3  SVM 6  SVM 4  SVM 5   Linear  85.21%   C=1.2 64.58% 66.67% 96.25% 83.75% 100% 100%   Polynomial 95.83%   C=1.2 q=2  q=2  q=2 q=2 q=3  q=3  92.08% 97.92% 98.33% 86.67% 100% 100%   RBF  98.4%   c=1.74  c=3.03  c=0.189 c=3.03 c=0.004  c=0.004  g=0.02   g=0.02   g=0.012  g=0.02  g=0.004   g=0.004   98.33% 97.92% 100% 94.17% 100% 100%       Indicate d by  recognitio n  result s sho w n  in  Table  2, the re cog n ition pe rform a n c e s  are   quite differe nt betwee n  the  different qu ali t y patte rns a n d  their dive rse ke rnel fun c t i ons. Th e RB F   function  have  excelle nt pe rforma nce for all t he  patte rns, and average RA  re ach  98.4%,  while   Linea r an d Polynomial fun c tion s al so a c hieve hi gh  classificatio n  a c cura cy which equal to  10 0%  for  increa sin g  trend  pattern, decrea s in g  trend p a ttern , upwa r shift pattern a nd  downward  sh ift  pattern.   Acco rdi ng to  the result of experime n t,  the recog n i tion model  sho u ld choo se RBF   function for S V M 1 , SVM 2  and SVM 3 ; Linear, Polynom ial and RBF f unctio n  is be st for SVM and  SVM 6 . The Result of ch oo sing  kernel fu nction for MS VM model are sho w n in T able 3.       Table 3. Sele ction of Kern el Functio n  for MSVM  NO.   Ty p e   SVM 1 RBF SVM 2 RBF SVM 3 RBF SVM 4 RBF SVM 5 Linea r RBF Po l y no m i a l SVM 6 Linea r RBF Po l y no m i a l     Afterwa r ds,  compa r ing th e  re cog n ition  accu racy  with  two mo del based o n   RBF ke rnel   function, vali dity of quality abno rmal  re cog n iti on m o del for dyna mic p r o c e s prop osed  by this  pape wa s p r oved. The  M SVM model  p r opo se d by V ahid b e   sele cted a s  the  co ntrast  mod e l. We  set above - m entione d MSVM model a s  model , while the mo del pro p o s ed  in this pape r as  model . In o r de r to com p are the recog n ition accu ra cy of these t w o mo del, RBF kernel fun c tion  is ado pted b y  kernel fun c tion of these  two SVM model s. Acco rding to abov e quality pattern  sampl e  data of  dynami c  p r ocess  by si mulation,  th e  optimal  pa ra meter  co mbi nation  ba sed  on  RBF wa s fou nd with gri d -sea rch meth od. The re co gnition re sult s of two mod e l are sho w n  in   Table 4.        Table 4. The  Re cog n ition  Accu ra cy of Tw o Mod e ls u nder the  Optimized Pa ram e ters  Ty p e  R A    The recognition  accurac y  unde r t he optimized par ameters   IT DT   US  DS  CC   NR   Model  96.6%   98.33%  92.5%   97.5%   97.08%   100%  94.17%   Model  97.78%   98.33%  98.33%   97.92%  97.92%   100%  94.17%       Comp ared  wi th the MSVM  model  p r op o s ed  by Va hid ,  the MSVM  model  ado pte d  in thi s   pape r ha s hi gher  re cog n ition accu ra cy  and the  ov erall ave r ag e  recognition  accuracy rea c 97.78%. The  validity of recognition mo d e l pro p o s ed b y  this pape r for qu ality abn ormal p a ttern  of  dynamic p r o c ess be verifie d      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 5, May 2014:  3595 – 36 02   3602 5. Conclusio n   Thro ugh th simulatio n  ex perim ent, a  MSVM re cog n ition mod e of quality ab norm a pattern i n  dy namic p r o c e s s i s  p r op ose d  in thi s   pap er afte com parin g diffe re nt accu ra cie s  of  several  kerne l  functio n s. F u rthe rmo r e, t h is  pape co n t rast the  met hod  we  propo sed  in thi s  p a per  with the methods commo nl y adopted.Th e simulatio n   result s indicate that the proposed algo rit h has ve ry hig h  re co gnition  accu ra cy. This hi gh efficiency i s  a c hi eved with  qu ality abno rm al   pattern s of d y namic p r o c ess. Besid e s, it offe rs a novel tech niq ue and tho u ght for re al-ti m e   quality monitoring a nd dia gno sis in dyn a mic p r o c e s s.    Several i s su es  sho u ld  be  explored fu rther.  Fo r exa m ple, it ha very high  re cognition  accuracy fo singl e qu ality pattern  with   RBF  ker nel f unctio n . Ho wever, ho w to   recogni ze  mi xed   pattern s with  RBF ke rnel fu nction n eed further  study.      Ackn o w l e dg ements   This research  was  sup port ed by the Nat i onal Scie nce  Foundatio n o f  China un der grants  7127 2207 an 6127 114 6.      Referen ces   [1]    Che n  N, Zhou  S. Delecta b il it y stud y f o r sta t istical mo nitori ng of  multivariate dy namic pr ocesses.  II T r ansactio n s . 200 9; 41(7): 59 3–6 04.   [2]    Shi J, Z hou S. Qualit y  c ontro l and im pr ove m ent for multis tage s y stems: A surve y IIE T r ansactio n s.   200 9; 41(9): 74 4–7 53.   [3]    Qiang L, T i an yo u C. Progre ss of data-driv en an d kno w l edg e-dr iv en pr ocess mon i tori ng an d faul t   dia gnos is for in dustr y   process.   Control a nd D e cisio n .  20 10; 25(6): 80 1– 807 [4]    Burges  C. A tutorial  on support ve ctor machi nes for p a ttern recognition.  Da ta  Mi ni n g   a nd Kn o w l e dg Discovery.  1 9 9 8 ; 2(1): 21-67.   [5]    Shi y u an Y,  De hui  W .  Contro Chart P a ttern  Reco gniti on  B a sed  on  PCA   and  SVM.  Jo ur nal  of Syste m   Simulation . 20 06; 18(5): 1 314 –13 18.   [6]    Xi ao xia Z .  S u pport V e ctor  Machi ne  w i th   Gauss Ker n e l  Cl assifie d  M e thod  a n d  Mo del  Sel e ctio n,  Co mp uter Engi neer ing a nd Ap plicati ons . 2 0 0 6 ; (1): 76-79.   [7]    Xi ao-k a i G. Ine r tial n a vig a tio n   cond ition  dat ana l y sis and   e s tablis hment of  dia g n o stic  mo del bas ed o n   SVM.  Systems Engin eeri ng T heory & Practic e .  2012; 2( 32): 405- 410.   [8]    Shao hu a J. Monitor i ng mo de l base d  on ke rnel pri n ci pal  compo nent a n a l y sis an d mul t iple su pport   vector machi n e s  and its ap plic ation.  Syste m s  Engin eeri ng T heory & Practic e .  2009; 2 9 (9): 153- 159.   [9]    Vahi d R, At a E  Rez a  G. Ap pli c ation  of th e P S O- SVM mode l for r e cog n iti o n of c ontro l ch art patterns .   ISA T r ansactio n s . 2010; (4 9): 577- 586.   [10]    Cha ngku n  W .  T he pattern recogn ition  of  control chart b a s ed on  w a ve let  anal ys is an d SVM . Chin a   Mecha n ica l  En gin eeri ng.  20 1 0 ; 21(13): 1 572 -157 6.  [11]    Ying w a n g   X. P r ocess M onitor i ng  Base on   W a velet T r ansform Ker nel  Pri n cip a Comp on ent An al ys i s   and  Multi p l e  S upp ort Vector   Machi nes.  J o u r nal  of  Chi nes e co mputer  sy stems.  201 1; 32(7): 13 48- 135 3.  [12]   Cortes C, Vap n ic V. Supp ort vector net w o rk.   Machin e Le arnin g . 19 95; (20) : 1-25.  [13]    Huaz hon g W ,   Jinsh ou Y. St u d y  o n  the  Ke r nel-B ased  Met hods  an d Its  Mode l Se lectio n.  Jour nal  of   Souther n Yan g t z e  U n ivers i ty . 200 6; 5(4): 500 -504.   [14]    Cherk a ssk y V,  Ma Y. Practica l  selecti on  of S V M param eter s and  n o ise  est i matio n  for SV M regress i on.  Neur al Netw or ks . 2004; 17( 1) : 113-12 6.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.