[發(fā)明專利]一種基于偏最小二乘算法的推進系統(tǒng)故障診斷方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310426582.5
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN103472820A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張淼;沈毅;韓渭辛;候奉博;崔捷
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02;G05B13/04
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• 代理人: 暫無信息

1.一種基于偏最小二乘算法的推進系統(tǒng)故障診斷方法，其特征在于所述方法具體步驟如下：

步驟一、利用推進系統(tǒng)的樣本數(shù)據(jù)構(gòu)建PLS數(shù)學模型；

步驟二、利用平方預(yù)測誤差統(tǒng)計量監(jiān)測過程數(shù)據(jù)；

步驟三、檢測到故障后結(jié)合關(guān)聯(lián)故障檢測因數(shù)診斷出故障位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于偏最小二乘算法的推進系統(tǒng)故障診斷方法，其特征在于所述步驟一的具體步驟如下：

?首先，對原始輸入變量????????????????????????????????????????????????和原始輸出變量進行標準化處理，其中，，表示實數(shù)，為樣本數(shù)據(jù)采樣點個數(shù)，為每一采樣點輸入變量個數(shù)，即減去各自的均值并除以各自的標準差后得到本方法所使用的樣本數(shù)據(jù)，記為輸入變量和輸出變量；

然后，利用樣本數(shù)據(jù)建立初步的PLS模型：

；

其中，是主元個數(shù)，、、、分別代表矩陣、、、的列向量，和分別是和的殘差矩陣，和分別是和的特征向量組成的主元得分矩陣，和分別是和的載荷向量組成的載荷矩陣；

?由進一步建立最終的PLS模型為：

；

?其中，，，，，系數(shù)矩陣，為模型誤差。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于偏最小二乘算法的推進系統(tǒng)故障診斷方法，其特征在于所述PLS模型求解的具體步驟如下：

?1）令，，，其中代表當前求取主元個數(shù)；

2）令為的方差最大的一列；

3）求解輸入權(quán)值向量：，并歸一化；

4）求解輸入得分向量：；

?5）求解輸出負載向量：，并歸一化；；

6）計算中間變量：，并歸一化；

7）計算中間變量：；

?8）計算中間變量：，并歸一化；；

9）求解輸出得分向量：，其中符號和代表向量中對應(yīng)元素相乘和相除；

10）重復(fù)3）至9），直到得分向量收斂；

11）求解輸入負載向量：，并歸一化；

12）求解系數(shù)：；

13）求解殘差矩陣：，；

14），若則執(zhí)行完畢，得到PLS最終模型；若則返回執(zhí)行步驟2）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于偏最小二乘算法的推進系統(tǒng)故障診斷方法，其特征在于所述步驟二，利用步驟一得到的PLS模型參數(shù)，對于運行的過程數(shù)據(jù)，采用平方預(yù)測誤差SPE統(tǒng)計量監(jiān)測過程數(shù)據(jù)，判斷過程是否發(fā)生異常，并及時檢測出故障，具體步驟如下：

對于第個檢測點，?SPE統(tǒng)計量的定義為：?

?；

其中，是第個檢測點數(shù)據(jù)，是殘差的第行，，是單位矩陣，；

?當檢驗水平為時，SPE統(tǒng)計量的控制界限值按下式計算：

?；

其中，是正態(tài)分布置信度為的統(tǒng)計臨界值，，，，，其中是主元個數(shù)，是過程變量個數(shù)，是檢測數(shù)據(jù)協(xié)方差矩陣的特征值，計算中使用了從第個到第個特征值；

?若，說明第個檢測點過程處于正常狀態(tài)；若，說明SPE統(tǒng)計量異常，則認為檢測到有故障發(fā)生，也稱該時刻為故障時刻；

?無論發(fā)生故障與否，均可隨著時間推移，執(zhí)行本步驟來對過程數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，當通過本步驟檢測出故障發(fā)生后，還需要進行故障定位時，則執(zhí)行步驟三。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于偏最小二乘算法的推進系統(tǒng)故障診斷方法，其特征在于由于在步驟三中要用到故障時刻之后一個時刻的數(shù)據(jù)，因此本步驟在檢測出故障發(fā)生之后，至少要再多執(zhí)行一個時刻。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于偏最小二乘算法的推進系統(tǒng)故障診斷方法，其特征在于所述步驟三的具體步驟如下：

設(shè)第時刻檢測到故障，變量為故障時刻自變量的采樣值，則預(yù)測誤差為：

；

關(guān)聯(lián)故障檢測因數(shù)綜合考慮故障發(fā)生前后的預(yù)測誤差變化，其定義式如下：

；

其中，過程變量序號，為故障時刻的預(yù)測誤差的第個過程變量對應(yīng)的預(yù)測誤差，為前一時刻第個過程變量對應(yīng)的預(yù)測誤差，為后一時刻第個過程變量對應(yīng)的預(yù)測誤差；

本步驟需要根據(jù)步驟二得出的故障時刻，遍歷來得到不同的關(guān)聯(lián)故障檢測因數(shù)，其中，是過程變量個數(shù)，較大的關(guān)聯(lián)故障檢測因數(shù)所對應(yīng)的過程變量即為故障可能發(fā)生的部位。