[發明專利]一種重構樣本中心的化工過程故障分類方法

有效

• 申請號: 201310639613.5
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103616889A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 王健;韓志艷
• 申請（專利權）人: 渤海大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于故障診斷領域，具體涉及一種重構樣本中心的化工過程故障分類方法。?

背景技術

近年來，由于分布式控制系統的發展，大量的工業過程數據被有效地收集和儲存起來，這些數據中包含了大量有價值的工業過程信息，使得基于數據驅動的工業過程監控方法獲得了廣泛的關注。fisher判別分析是一種在故障診斷領域中經常使用的數據驅動監控方法；fisher判別分析算法能夠同時利用了正常工況和故障工況下的數據來建立模型，使得觀測空間中的不同類別之間的數據在低維空間中得到最大的分離。fisher判別分析依賴于數據的中心點來計算散度矩陣以獲取最優的投影方向，但是現代工業環境中，存在大量由于干擾引起的離群點，非高斯和非線性結構數據，使得傳統的fisher判別分析計算所得的中心點和真實數據的中心點形成較大的誤差。這就使得fisher判別分析在構建的類內散度和類間散度的時候無法真實反映樣本數據的幾何結構特征，導致性能大幅衰退。?

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提出一種重構樣本中心的化工過程故障分類方法，以達到實現不同種類數據在映射空間中實現最大分離，提高故障檢測的準確性的目的。?

一種重構樣本中心的化工過程故障分類方法，包括以下步驟：?

步驟1、采集TEP工業過程歷史信號，每個信號的數據包括：物料A流量、物料D流量、物料E流量、物料C流量、壓縮機返回物料流量、反應器給料流量、反應器壓力、反應器液位、反應器溫度、排空物料流量、汽/液分類器溫度、汽/液分類器液位、汽/液分類器壓力、汽/液分類器出口流量、解析塔液位、解析塔壓力、解析塔出口流量、解析塔溫度、解析塔蒸汽流量、壓縮機功率、反應器冷凝液出口溫度、冷凝器冷凝液出口溫度、反應器流量色譜對物料A的測量結果、反應器流量色譜對物料B的測量結果、反應器流量色譜對物料C的測量結果、反應器流量色譜對物料D的測量結果、反應器流量色譜對物料E的測量結果、放空氣體色譜對物料A的測量結果、放空氣體色譜對物料B的測量結果、放空氣體色譜對物料C的測量結果、放空氣體色譜對物料D的測量結果、放空氣體色譜對物料E的測量結果、放空氣體色譜對物料G的測量結果、放空氣體色譜對物料H的測量結果、產品流量色譜對物料D的測量結果、產品流量色譜對物料E的測量結果、產品流量色譜對物料G的測量結果、產品流量色譜對物料H的測量結果、物料D進料量、物料E進料量、物料A進料量、物料A、C混合進料量、壓縮機再循環閥開度、排放閥開度、分離器罐液流量、汽提器液體產品流量、汽提器水流閥開度、反應器冷卻水流量、冷凝器冷卻水流量和攪拌速度；從上述?歷史信號中選擇出正常信號和故障信號，并確定每個故障信號所屬故障類型；?

步驟2、在歷史信號中隨機采集期望數量的各類信號；?

步驟3、將采集獲得的信號進行歸一化處理；?

步驟4、根據采集信號內數據值的大小，將一類信號在多維空間內進行分布，形成信號點，采用歐幾里德距離計算上述信號點之間的距離，選出每一個信號點與其他信號點之間的距離最短的2～5個點，作為該點的最近鄰同類信號點；?

步驟5、根據該類信號個數和兩個信號點之間距離情況，建立該類信號的鄰接矩陣；?

步驟6、建立能量密度矩陣，以該類信號個數作為該矩陣的行數，該矩陣的列數為1，矩陣中每行元素的取值為該類信號的鄰接矩陣中對應行元素的總和，表示該類每個信號的能量密度值，若能量密度值小于設定的能量密度閾值，則刪除對應信號；?

步驟7、反復執行步驟4至步驟6，獲得每種類型信號中剩余的信號點并儲存；?

步驟8、采用歐幾里德距離獲得剩余的所有類型信號點之間的距離，并根據剩余信號點之間的距離、剩余的所有類型信號點總數和每類信號點剩余個數，建立類內散度矩陣和類間散度矩陣，進而獲得最優判別投影矩陣；?

步驟8-1、采用歐幾里德距離計算剩余的所有類型信號點之間的距離，選出每一個信號點與其他信號點之間的距離最短的2～5個點，并確定所選信號點所屬類型，進一步選擇出與該信號點同類型信號點和不同類型信號點；?

步驟8-2、根據剩余的所有類型信號點總數、每類信號點剩余個數、剩余所有信號和所選同類型信號點，建立全局類內散度矩陣；?

步驟8-3、根據剩余的所有類型信號點總數、剩余所有信號和所選同類型信號點，建立局部類內散度矩陣；?

步驟8-4、根據建立的全局類內散度矩陣和局部類內散度矩陣獲得類內散度矩陣；?