随着现代工业及计算机技术的迅速发展,过程工业系统结构日益复杂。工艺流程中一旦出现故障,可能导致巨大的经济损失甚至人员伤亡,因此过程监测与故障诊断技术越来越受到人们的重视。在工业过程中,根据不同的产品规格会存在许多不同的工作模态,不同模态下呈现不同的特征信息。本文以磨矿分级过程作为研究背景,进行多模态工业过程监测研究。从实际出发,考虑多元统计方法在多模态过程应用时需要解决的几个重点问题,譬如:模态划分、相似性分析、公共空间提取等,提出一套解决多模态复杂工业生产过程监测的方案。本文主要研究工作如下:(1)基于滑动窗口的多模态划分。在多模态复杂工业过程监测中划分出生产数据对应的工作模态,是整个多模态过程监测中的关键问题。利用滑动窗口以及数据更新思想提取过程特征,结合一定的过程知识,有效的实现了对稳定模态和过渡模态的划分。然而,过渡模态是两个稳定生产模态的转化阶段,是对生产不利的时段,是过程中应尽量缩短的阶段。(2)基于相似性的多模态故障检测。在划分出各工作模态的基础上,去除过渡模态数据,将各稳定模态数据进行核主元分析建模,提取出各负载矩阵进行相似性比较。根据基于距离和角度加权的算法比较出的相似部分作为各稳定模态间的公共部分,并对剩下的特殊特征信息分别建模作为各模态的特殊部分。离线建模阶段辨识出适合该工况的过程参数并应用于在线监测中,首先用公共空间模型找到故障发生的时间点,然后用各模态特殊部分模型进行监测,判断出故障出现之前系统运行在何种稳定模态下,进而指导现场工作人员按照过程经验进行故障排除。最后将此方法应用于磨矿分级过程的故障检测中,验证了该方法的实用性和准确性。