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专利号: 2018106589183
申请人: 宁波大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-11-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于多块典型相关分析模型的分布式故障检测方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:

步骤(1)采集生产过程对象中所有生产单元正常运行状态下的样本数据,组成训练数据集X∈Rn×m,计算X中各列向量的均值μ1,μ2,…,μm以及标准差δ1,δ2,…,δm,并按照如下所示公式对X中各行向量进行标准化处理得到新数据矩阵 即:其中,n为训练样本总数,m为过程对象所有测量变量的个数,R为实数集,Rn×m表示n×m维的实数矩阵,x∈R1×m表示矩阵X中任意一个行向量,为行向量x经标准化处理后的结果,均值行向量μ=[μ1,μ2,…,μm],ζ∈Rm×m为对角矩阵且对角线上的元素为标准差δ1,δ2,…,δm;

步骤(2)根据各测量变量的生产单元归属,将m个测量变量划分成C个不同的变量子块,C表示过程对象中生产单元的个数;

步骤(3)依据C个不同的变量子块将矩阵 对应地分成C个不同的子矩阵X1,X2,…,XC并初始化c=1,其中 c=1,2,…,C,mc为第c个变量子块中变量个数且满足条件m1+m2+…+mC=m;

步骤(4)将X1,X2,…,XC中除第c个矩阵子块Xc以外的矩阵子块合并成一个矩阵Zc,利用典型相关分析算法求解得到典型成分 具体的实施过程如下所示:①根据如下所示公式分别计算得到相关性矩阵Φ1、Φ2、Φ3、和Φ4:其中,上标号T表示矩阵或向量的转置;

②计算Θc=Φ1-1Φ2Φ3-1Φ4的所有特征值 及相应的特征向量此步骤中要求所有特征向量都为单位长度;

③根据公式Uc=XcBc计算得到典型成分矩阵Uc,其中步骤(5)根据公式Dc=diag(UcΛc-1UcT)计算训练数据中第c个子块所有样本数据的监测统计指标组成向量Dc,并找出Dc中最大值记录为ξc,其中矩阵Λc=UcUcT/(n-1);

步骤(6)判断是否满足条件c<C?若是,则置c=c+1后返回步骤(4);若否,则保留矩阵Λ1,Λ2,…,ΛC、矩阵B1,B2,…,BC、以及各子块统计指标控制限ξ1,ξ2,…,ξC;

步骤(7)收集新采样时刻的数据样本y∈R1×m,根据公式 对数据向量y实施标准化处理得到新数据向量

步骤(8)根据步骤(2)中的C个不同的变量子块,对应地将数据向量 对应地分成C个不同的子向量y1,y2,…,yC,并初始化c=1;

步骤(9)根据公式uc=ycBc计算第c个子块下的典型成分uc;

步骤(10)根据公式Dc=ucΛc-1ucT计算第c个子块下的监测统计指标Dc;

步骤(11)判断是否满足条件c<C?若是,则置c=c+1后返回步骤(9);若否,则依据贝叶斯概率融合将D1,D2,…,DC融合成一个概率型指标BIC;

步骤(12)判断是否满足条件:BIC≤0.01?若是,则当前监测时刻系统处于正常运行状态,返回步骤(7)继续对下一采样时刻的样本实施在线故障检测;若否,则当前采样数据来自故障工况。