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专利号: 2020103972369
申请人: 江南大学
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:2024-04-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于故障敏感慢特征的多块故障监测方法,其特征在于:包括,采集工业生产系统中的数据,并将所得数据划分为训练集和测试集;

对训练集进行慢特征分析,计算出慢特征变换矩阵;

定义故障敏感程度系数,并由慢特征变换矩阵中的系数得出各慢特征对故障的敏感程度;

定义故障敏感程度阈值,对训练集每一维变量进行故障敏感慢特征的选取,并作为训练子块;

对每一个训练子块分别计算故障统计量,并采用支持向量数据描述模型计算出超球体半径作为故障控制限;

对每一个测试样本分别计算出故障统计量,带入支持向量数据描述模型中计算出距离球心的距离,通过比较与球心距与半径大小判断是否产生故障。

2.如权利要求1所述的基于故障敏感慢特征的多块故障监测方法,其特征在于:所述采集工业生产系统中数据,并将数据划分为训练集和测试集的步骤包括:通过传感器采集工业生产系统中的数据;

根据不同工况,将数据分为正常数据和故障数据;

将正常数据作为训练集,其故障数据作为测试集;

分别对训练集和测试集进行标准化处理。

3.如权利要求2所述的基于故障敏感慢特征的多块故障监测方法,其特征在于:所述传感器为温度传感器、压力传感器和流量传感器。

4.如权利要求2或3所述的基于故障敏感慢特征的多块故障监测方法,其特征在于:训练集标准化处理步骤包括:计算训练集X的平均值μ;

计算训练集X的标准差δ;

标准化后的训练集

5.如权利要求4所述的基于故障敏感慢特征的多块故障监测方法,其特征在于:测试集Y标准化处理的平均值和标准差采用训练集的平均值和标准差;

其中,标准化后的测试集Y:

6.如权利要求5所述的基于故障敏感慢特征的多块故障监测方法,其特征在于:对训练集进行慢特征分析,计算出慢特征变换矩阵的步骤如下:给定一个m维的时序信号,并按照由慢到快的顺序进行排列;

取慢特征的问题转为优化问题;

对线性慢特征分析进行变换;

采用SVD分解对数据作白化处理;

将优化问题转化为求解正交矩阵;

根据白化矩阵和正交矩阵获取慢特征变换矩阵。

7.如权利要求5或6所述的基于故障敏感慢特征的多块故障监测方法,其特征在于:将故障敏感程度系数定义为:εij=|wij|

其中,εij为第i个慢特征对第j维变量上发生故障的敏感程度系数,wij为慢特征变换矩阵中第i行第j列的元素。

8.如权利要求7所述的基于故障敏感慢特征的多块故障监测方法,其特征在于:将故障敏感程度阈值定义为:其中,εjlim为第j个变量维度上选择故障敏感慢特征的阈值, 为第j个变量维度上最大的故障敏感系数,μ为一个0~1之间的系数。

9.如权利要求8所述的基于故障敏感慢特征的多块故障监测方法,其特征在于:慢特征分析模型中故障统计量计算如下:其中,sk为通过故障敏感程度所选择的慢特征矩阵。

10.如权利要求8或9所述的基于故障敏感慢特征的多块故障监测方法,其特征在于:支持向量数据描述模型下的故障统计量与故障控制限如下:s.t.||Φ(yi)-a||2≤R2+ξi其中,R是超球体半径;a是超球体球心;惩罚系数C权衡超球体的体积和训练样本的错误率;ξi是松弛变量。

其中,上式的优化问题可转化为求解其对偶问题的优化问题:其中,K为核函数;αi为拉格朗日乘子;xi和xj为第i个和第j个训练样本,支持向量为满足0<αi<C的样本;

其中,通过解决此优化问题,可得超球体半径:其中,测试样本与超球体球心的距离为: