[發(fā)明專利]一種大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)在故障時的異常測量值數(shù)據(jù)自恢復(fù)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611192468.0
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106874531B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 申爭光;祖建晶;苑景春
• 申請（專利權(quán)）人: 北京自動化控制設(shè)備研究所
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 呂巖甲

1.一種大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)在故障時的異常測量值數(shù)據(jù)自恢復(fù)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、確定訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)；

獲取大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)中壓力測量通道的數(shù)目N，依據(jù)每一路壓力測量通道的壓力測量數(shù)據(jù)，確定其對應(yīng)的訓(xùn)練樣本序列P_i＝[p_i(1)，p_i(2)，…p_i(m)]，i＝1,2,…,N，其中i是壓力通道，m是第i路壓力測量通道對應(yīng)的無故障樣本數(shù)；

步驟二、構(gòu)建訓(xùn)練樣本集；

大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)中每一路壓力測量通道故障下，訓(xùn)練樣本集包括輸入樣本集和目標樣本集；

構(gòu)建第i路壓力測量通道的輸入訓(xùn)練樣本集X_i見式(1)所示，目標樣本集Y_i見式(2)所示：

Y_i＝[p_i(k+1)，p_i(k+2)，…，p_i(m)]^T (2)

式中：k是時間步長，i表示壓力測量通道編號，m表示無故障訓(xùn)練樣本時間點序列；

步驟三、建立大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的每一路壓力測量通道的數(shù)據(jù)恢復(fù)模型；

第i路壓力測量數(shù)據(jù)恢復(fù)模型如式(3)所示：

Y_iR＝W_i·ker(X_i)+B_ii＝1,2,…,N (3)

式中：W_i和B_i是利用多核相關(guān)向量機獲取的第i路壓力測量數(shù)據(jù)恢復(fù)模型參數(shù)，Y_iR是對應(yīng)的多核相關(guān)向量機輸出，ker(X_i)是核函數(shù)；

步驟四、利用步驟三建立的數(shù)據(jù)恢復(fù)模型進行數(shù)據(jù)恢復(fù)；

將第i路壓力測量通道測量數(shù)據(jù)的測試樣本向量輸入到數(shù)據(jù)恢復(fù)模型，得到下一時刻點m+1處的預(yù)測值輸出并將該預(yù)測值和實際測量值p_i(m+1) 進行比較，若偏差小于設(shè)定閾值δth，則表明該路壓力測量通道工作正常；若該偏差大于閾值，則判定為故障；

當(dāng)連續(xù)幾個時刻點或一段時間內(nèi)均判定為故障，則該故障類型為永久性故障；若僅僅幾個時刻點處出現(xiàn)故障，然后重新回到正常工作狀態(tài)，則該故障類型為瞬時性故障；

當(dāng)檢測到大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的某路壓力測量發(fā)生故障后，大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)選擇數(shù)據(jù)恢復(fù)模型輸出的預(yù)測值的歷史最佳估計值代替故障的錯誤輸出值p_i(m+1) ，實現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復(fù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)在故障時的異常測量值數(shù)據(jù)自恢復(fù)方法，其特征在于，該方法還包括以下步驟：

步驟五、更新步驟三中所述的數(shù)據(jù)恢復(fù)模型；

當(dāng)時刻點m+1處，第i路壓力測量通道未發(fā)生故障或正常輸出，則實際輸出值p_i(m+1)更新到訓(xùn)練樣本集的輸出樣本中，同時去除第1個時間點處的樣本數(shù)據(jù)，更新后輸入樣本和輸出樣本分別如式(4)和(5)所示：

當(dāng)時刻點m+1處，第i路壓力測量通道發(fā)生故障時，此時將數(shù)據(jù)恢復(fù)模型輸出的預(yù)測值更新到訓(xùn)練樣本集的輸出樣本中，如式(6)所示：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)在故障時的異常測量值數(shù)據(jù)自恢復(fù)方法，其特征在于，該方法還包括以下步驟：

步驟六、利用大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)恢復(fù)后的壓力測量值，進行大氣參數(shù)氣壓高度和馬赫數(shù)的解算并輸出；

通過所有壓力測量通道的壓力測量值獲取氣壓高度和馬赫數(shù)參數(shù)的計算公式如式(7)和式(8)所示：

式中：H為氣壓高度，f為已知模型具體參考標準HB 6127，M為馬赫數(shù)，g為已知模型具體參考標準HB 6127，分別為N路壓力測量通道經(jīng)數(shù)據(jù)恢復(fù)后的輸出值。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)在故障時的異常測量值數(shù)據(jù)自恢復(fù)方法，其特征在于，所述核函數(shù)為多項式和小波核函數(shù)，多項式和小波核函數(shù)的權(quán)值比重為0.5。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)在故障時的異常測量值數(shù)據(jù)自恢復(fù)方法，其特征在于，所述閾值δth的取值為大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)中壓力測量通道在正常工作時的預(yù)測值與實際值的均方根誤差的5～8倍。