[發明專利]一種基于改進的倒雙譜分析的控制回路非線性檢測方法

有效

• 申請號: 201510083035.0
• 申請日: 2015-02-15
• 公開（公告）號: CN104808643B
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 謝磊;王培宇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司33224
• 代理人: 褚超孚

1.一種基于改進的倒雙譜分析的控制回路非線性檢測方法，包括以下步驟：

步驟1，在待檢測的控制回路中，采集一組過程輸出信號y_t，并引入一組與y_t長度相同的，獨立同分布的任意高斯信號作為參考擾動信號x_t；

所述過程輸出信號為控制回路中的壓力、溫度、流量或液位數據；

步驟2，分別將過程輸出信號y_t和參考擾動信號x_t切分為M個信號段，并對每一信號段進行離散傅里葉變換，得到相應的頻譜函數和

步驟3，得到頻譜函數和后，依據信號的雙譜函數的直接估算法，分別計算出過程輸出信號和參考擾動信號的雙譜函數和然后依據雙相干譜函數的歸一化估算方法，分別得到過程輸出信號和參考擾動信號的歸一化的雙相干譜函數和

步驟4，得到雙相干譜函數和后，依據信號的改進的倒雙譜的定義及估算方法，得到相應信號的改進的倒雙譜和從而得到衡量待測控制回路的改進的倒雙譜

步驟5，在控制回路為線性的前提下，根據改進的倒雙譜C_h(n₁,n₂)應滿足的特性，構造統計指標q，以置信度為α下的監控線q₀作為先驗值，由待測控制回路的改進的倒雙譜得到檢測指標將指標與q₀進行比較，從而判斷待測控制回路中是否存在非線性；

步驟4所述的改進的倒雙譜由以下步驟得到：

步驟4-1，依據信號的改進的倒雙譜的定義及估算方法，得到相應信號的改進的倒雙譜和

所述信號的改進的倒雙譜的定義如下：

其中，C(n₁,n₂)表示改進的倒雙譜；

n₁,n₂表示離散的時域自變量；

P_z(f₁,f₂)表示信號的雙相干譜函數；

TF^-1表示逆傅里葉變換；

所述信號的改進的倒雙譜的估算方法如下：

1

其中，表示改進的倒雙譜的估計量；

N表示離散傅里葉變換的得到的頻譜函數的長度；

j表示虛數單位；

步驟4-2，利用過程輸出信號和參考擾動信號的改進的倒雙譜和得到可以衡量控制回路的改進的倒雙譜公式如下：

其中，n₁,n₂表示離散的時域自變量；

f,f₁,f₂為雙譜函數的頻域自變量；

每個信號段的長度、漢寧窗的長度以及離散傅里葉變換得到的頻譜函數的長度均為N；N的取值為2ⁿ，n為6～8的整數。

2.如權利要求1所述的基于改進的倒雙譜分析的控制回路非線性檢測方法，其特征在于，步驟(2)對信號段進行離散傅里葉變換前，將各個信號段進行預處理；

所述預處理：將每個信號段中的信號減去該信號段中的信號均值，然后采用漢寧窗函數處理；

所述信號均值為每個信號段中所有信號的和除以該信號段的長度。

3.如權利要求1所述的基于改進的倒雙譜分析的控制回路非線性檢測方法，其特征在于，M個信號段中相鄰信號段的重疊率為25～75％。