[發(fā)明專利]一種基于定性模型的電氣系統(tǒng)故障診斷方法

無效

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• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103412223A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王日新;徐敏強;金洋
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 楊立超

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于定性模型的故障診斷以及電氣系統(tǒng)故障診斷領(lǐng)域，具體涉及一種基于定性模型的電氣系統(tǒng)故障診斷方法。

背景技術(shù)

在電氣系統(tǒng)定性模型中，以有向圖的方式描述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)關(guān)系，將結(jié)構(gòu)中各個電氣部件作為節(jié)點，并將部件的輸入信號與輸出信號在不同工作狀態(tài)下的約束關(guān)系作為匹配的基本元素。

本發(fā)明所提出的方法是以該模型為基礎(chǔ)的一種診斷方法，它以電氣系統(tǒng)中各個元器件之間明確的功能效果傳遞關(guān)系為基礎(chǔ)，提出了新的診斷流程。

傳統(tǒng)的基于定性模型的電氣系統(tǒng)故障診斷方法是一種狀態(tài)識別方法，它可以利用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能知識準(zhǔn)確地檢測出系統(tǒng)的異常并隔離可能的故障部件。但是在在線診斷過程中，特別是對于實時性要求很高的自主診斷系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的基于定性模型的故障診斷方法由于將所有的計算都在在線階段完成，因此診斷效率不高。

傳統(tǒng)的定性模型診斷方法主要分為兩部分，一是異常檢測，二是異常隔離，目前的針對定性模型診斷法方法的效率改進方法，主要集中在這兩方面。對于第一部分的優(yōu)化手段主要是通過優(yōu)化搜索路徑的方式避免無效的冗余的搜索過程，對于第二部分的優(yōu)化手段主要是通過利用沖突集構(gòu)建優(yōu)化過的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)效率的提高。但是這些方法仍然是在實時診斷過程中完成這些計算任務(wù)，因此對診斷效率的提升作用不大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有基于定性模型的電氣系統(tǒng)故障診斷方法在線計算量大、診斷效率低的問題，進而提出了一種基于定性模型的電氣系統(tǒng)故障診斷方法。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：一種基于定性模型的電氣系統(tǒng)故障診斷方法，以定性描述方法建立電氣系統(tǒng)的定性模型后，它的診斷過程如下：

步驟一：在離線階段，以傳統(tǒng)的定性描述方法建立電氣系統(tǒng)的定性模型后，利用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)信息和測點布置信息建立系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳播模型；

步驟二：通過計算數(shù)據(jù)傳播模型中的解析冗余獲得系統(tǒng)的最小沖突候選集；

步驟三：在線階段，利用測點的測量信息與各個沖突候選集中部件功能模型的推理結(jié)果進行比較，評估沖突候選集是否存在沖突，否，說明系統(tǒng)狀態(tài)正常，等待下一次測量對沖突候選集重新進行評估，是，說明系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生了異常，將發(fā)生異常的沖突候選集標(biāo)記為沖突集；

步驟四：通過計算沖突集集合的最小碰集獲得診斷解集合；

步驟五：對每一個診斷解，遍歷它的故障模式，將故障模式的推理值與觀測值進行匹配，查找能夠完全匹配的故障模式，該故障模式就是故障部件當(dāng)前的故障狀態(tài)。

本發(fā)明方法利用傳統(tǒng)的定性建模方法根據(jù)電氣系統(tǒng)的特點建立定性模型，利用各個電氣部件之間故障效果的傳遞關(guān)系指導(dǎo)推理過程，提高了現(xiàn)有基于定性模型的電氣系統(tǒng)故障診斷的實時性。本發(fā)明可用于提高基于模型的故障診斷系統(tǒng)的診斷效率，特別適用于物理系統(tǒng)中各個部件之間連接關(guān)系比較復(fù)雜的情況。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：利用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與測點分布信息，在診斷之前完成對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分解，避免在線階段的復(fù)雜計算，所以該方法可以再不增加已有方法中先驗知識的情況下，減小原有診斷方法的實時診斷計算量，提高診斷效率。本方法用于提高基于定性模型故障診斷系統(tǒng)的在線執(zhí)行效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖；圖2為本發(fā)明的仿真的衛(wèi)星一次電源系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)模型示意圖，其中，SG為太陽帆板，Vmea為誤差放大器，S3R為并聯(lián)調(diào)節(jié)器，BusBar為母線，BAT為蓄電池組，BDR為放電調(diào)節(jié)器，BCR為充電調(diào)節(jié)器；圖3為圖2所示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳播圖，節(jié)點A、B、C、D、E為有可測量的節(jié)點，P、Q為命令輸入。

具體實施方式

具體實施方式一：結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式步驟如下：

步驟一：在離線階段，利用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)信息和測點布置信息建立系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳播模型；

步驟二：通過計算數(shù)據(jù)傳播模型中的解析冗余獲得系統(tǒng)的最小沖突候選集；

步驟三：在在線階段，利用測點的測量信息與各個沖突候選集中部件功能模型的推理結(jié)果進行比較，評估沖突候選集是否存在沖突，否，說明系統(tǒng)狀態(tài)正常，等待下一次測量對沖突候選集重新進行評估，是，說明系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生了異常，將發(fā)生異常的沖突候選集標(biāo)記為沖突集；

步驟四：通過利用已有方法(如BHS-Tree方法)計算沖突集集合的最小碰集獲得診斷解集合；

步驟五：對每一個診斷解，遍歷它的故障模式，將故障模式的推理值與觀測值進行匹配，查找能夠完全匹配的故障模式，該故障模式就是故障部件當(dāng)前的故障狀態(tài)。

具體實施方式二：結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式在步驟一中：