شماره ركورد
34449
پديد آورنده
سيدمحمد قوامي
عنوان
شناسايي فرايند برج تقطير با استفاده از شبكه عصبي مصنوعي بازگشتي مبتني بر مكانيزم توجه
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي برق-كنترل
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/9/18
استاد راهنما
دكتر سيدمجيد اسماعيل زاده
استاد مشاور
دكتر سيدمجيد اسماعيل زاده
دانشكده
مهندسي برق
چكيده
شناسايي سيستم يكي از مسائل اساسي در تحليل و مدلسازي فرايندهاي صنعتي پيچيده به شمار ميرود؛ بهگونهاي كه دستيابي به يك شناسايي دقيق، نقش كليدي در طراحي كنترلكنندهها، پايش فرايند، بهينهسازي عملكرد و اتخاذ تصميمهاي قابلاعتماد در بهرهبرداري صنعتي ايفا ميكند. در اين پاياننامه، فرايند برج تقطير بهعنوان يكي از پيچيدهترين و پركاربردترين فرايندهاي صنعتي از منظر شناسايي سيستم، به دليل رفتار ديناميكي پيچيده و اندركنش قوي ميان متغيرها، بهعنوان مطالعه موردي انتخاب شده است. با محدوديتهاي روشهاي كلاسيك و همچنين چالشهاي موجود در شبكههاي عصبي بازگشتي متداول از جمله حجم بالاي پارامترها و تفسيرپذيري محدود، در اين گزارش يك چارچوب شناسايي دادهمحور مبتني بر شبكه عصبي بازگشتي ارائه شده است كه در آن از مكانيزمهاي توجه مختلف بهمنظور بهبود عملكرد مدل استفاده ميشود. در اين پژوهش، شبكههاي عصبي بازگشتي پايه با ساختارها و عمقهاي متفاوت مورد بررسي و مقايسه قرار گرفتهاند تا يك ساختار مرجع با توازن مناسب ميان دقت و پيچيدگي محاسباتي انتخاب شود. سپس، مكانيزمهاي توجه مختلف بر روي ساختار منتخب پيادهسازي شده و عملكرد آنها از جنبههاي گوناگون مورد ارزيابي قرار گرفته است. ارزيابي مدلها با استفاده از معيارهاي مختلف خطا و دقت، امكان تحليل جامعتري از رفتار مدلها از نظر دقت شناسايي، پايداري پيشبيني و مقاومت در برابر نويز فراهم كرده است. نتايج شبيهسازيها نشان ميدهد كه بهكارگيري مكانيزم توجه، ضمن بهبود قابلتوجه دقت شناسايي و كاهش خطاي مدل نسبت به ساختارهاي بازگشتي متداول، موجب افزايش تفسيرپذيري سيستم نيز ميشود؛ بهگونهاي كه سهم گامهاي زماني مختلف در فرايند تصميمگيري مدل قابلتحليل و تبيين است. اين ويژگي، روش پيشنهادي را به گزينهاي مناسب براي شناسايي سيستمهاي صنعتي پيچيده مبتني بر داده تبديل ميكند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/11/11
عنوان به انگليسي
Process Identification of a Distillation Column Using an Attention-Based Recurrent Neural Network
تاريخ بهره برداري
1/24/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سيدمحمد قوامي
چكيده به لاتين
System identification is one of the fundamental challenges in the analysis and modeling of
complex industrial processes, as achieving accurate identification plays a key role in controller
design, process monitoring, performance optimization, and reliable decision-making in
industrial operation. In this thesis, the distillation column process is selected as the case study
for system identification, as it represents one of the most complex and widely used industrial
processes due to its highly dynamic behavior and strong interactions among process variables.
Considering the limitations of classical identification methods, as well as the challenges
associated with conventional recurrent neural networks such as high parameter complexity
and limited interpretability a data-driven identification framework based on recurrent neural
networks is proposed. In this framework, different attention mechanisms are incorporated to
improve the overall performance of the model. In this study, baseline recurrent neural network
architectures with varying structures and depths are systematically analyzed and compared in
order to select a reference structure that provides an appropriate balance between
identification accuracy and computational complexity. Subsequently, different attention
mechanisms are implemented on the selected architecture, and their performance is evaluated
from multiple perspectives. Model evaluation using various accuracy and error metrics enables
a comprehensive analysis of identification precision, prediction stability, and robustness against
noise. Simulation results demonstrate that incorporating attention mechanisms significantly
improves identification accuracy and reduces modeling error compared to conventional
recurrent architectures, while simultaneously enhancing model interpretability. Specifically, the
contribution of different historical time steps in the model’s decision-making process can be
analyzed and interpreted. These characteristics make the proposed approach a suitable and
effective solution for data-driven identification of complex industrial systems.
كليدواژه هاي فارسي
شناسايي سيستم , شبكه عصبي بازگشتي , فرايند برج تقطير , مكانيزم توجه
كليدواژه هاي لاتين
system identification , recurrent neural network , distillation column process , attention mechanism
Author
Seyed Mohammad Ghavami
SuperVisor
Dr.Seyed Majid Esmailzadeh