[發(fā)明專(zhuān)利]一種連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)行工況穩(wěn)態(tài)判別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611240042.8
• 申請(qǐng)日: 2016-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106647274B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王雅琳;孫克楠;李靈;孫備;袁小鋒;夏海兵;閆立森
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05B13/04
• 分類(lèi)號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王慶龍

本發(fā)明提供了一種連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)行工況穩(wěn)態(tài)判別方法，包括：S1基于生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)行參數(shù)，利用主成分分析法得到主成分和對(duì)應(yīng)的特征值；S2基于所述主成分中第一主成分中連續(xù)的穩(wěn)態(tài)片段，確定多項(xiàng)式濾波窗口；S3基于每一個(gè)所述窗口，利用多項(xiàng)式濾波穩(wěn)態(tài)判別法對(duì)所述主成分中每個(gè)主成分進(jìn)行穩(wěn)態(tài)檢測(cè)；S4基于所述對(duì)應(yīng)的特征值，對(duì)所述每個(gè)主成分的穩(wěn)態(tài)檢測(cè)結(jié)果賦予權(quán)值，確定所述窗口穩(wěn)態(tài)檢測(cè)結(jié)果；根據(jù)所述窗口的穩(wěn)態(tài)檢測(cè)結(jié)果，獲得生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)行工況穩(wěn)態(tài)判別結(jié)果。在生產(chǎn)過(guò)程調(diào)整較為頻繁、監(jiān)測(cè)變量多且波動(dòng)較大時(shí)，本發(fā)明的方法通過(guò)提取數(shù)據(jù)的綜合信息，可以有效地避免單個(gè)或幾個(gè)變量誤差對(duì)穩(wěn)態(tài)判別的影響，增強(qiáng)了在工業(yè)過(guò)程中的適應(yīng)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)態(tài)檢測(cè)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)行工況穩(wěn)態(tài)判別方法。

背景技術(shù)

目前，隨著自動(dòng)化技術(shù)和監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，大量的設(shè)備工況和過(guò)程參數(shù)得以積累，合理運(yùn)用這些數(shù)據(jù)信息，對(duì)保證安全生產(chǎn)、提升產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程內(nèi)部原理和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，表現(xiàn)為物理量間存在著較強(qiáng)的耦合性，同時(shí)呈現(xiàn)出極強(qiáng)的非線(xiàn)性和時(shí)變性。針對(duì)連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程開(kāi)展研究，穩(wěn)態(tài)是最重要且最常見(jiàn)的假設(shè)，連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程是否處于穩(wěn)態(tài)，直接關(guān)系到后續(xù)對(duì)流程所采用的建模、控制和優(yōu)化方法不同。當(dāng)流程處于非穩(wěn)態(tài)時(shí)，系統(tǒng)各變量的數(shù)據(jù)特性變動(dòng)劇烈，數(shù)值上與真實(shí)系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系存在較大偏差。只有流程處于穩(wěn)定工況下，各個(gè)參數(shù)和變量才具有較強(qiáng)的狀態(tài)一致性。基于此種情況，對(duì)連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行性能的評(píng)價(jià)、模擬和優(yōu)化，都需要獲取連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)行穩(wěn)態(tài)為前提。

針對(duì)穩(wěn)態(tài)檢測(cè)的研究，目前主要有基于機(jī)理分析、基于統(tǒng)計(jì)理論和基于趨勢(shì)提取三類(lèi)穩(wěn)態(tài)檢測(cè)方法。機(jī)理分析法普遍在理想化假設(shè)前提下對(duì)檢測(cè)對(duì)象的特性進(jìn)行分析，而實(shí)際工業(yè)過(guò)程難以滿(mǎn)足這一假設(shè)，而且對(duì)象依賴(lài)性較強(qiáng)，不具有普遍適用性。基于統(tǒng)計(jì)理論的方法中，如CST法和MTE法均假設(shè)測(cè)量值只含隨機(jī)誤差，且誤差服從期望為0的正態(tài)分布，該假設(shè)在實(shí)際應(yīng)用中難以達(dá)到，降低了方法的穩(wěn)健程度，一旦出現(xiàn)較大干擾就會(huì)導(dǎo)致誤判斷。基于趨勢(shì)提取的方法中，如小波分析法，檢測(cè)閾值需依靠歷史的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)計(jì)算得出，必須有可靠的穩(wěn)態(tài)歷史數(shù)據(jù)為依托；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)趨勢(shì)提取法，檢測(cè)結(jié)果的精度對(duì)滑動(dòng)窗取值比較敏感，檢測(cè)過(guò)程重要參數(shù)的取值缺乏有效的理論依據(jù)，致使方法的有效性和可靠性大大降低；自適應(yīng)多項(xiàng)式濾波法，使用參數(shù)較少，濾波窗口可自適應(yīng)確定，適用于處理變化劇烈的信號(hào)，具有較強(qiáng)的抗噪能力和較好的魯棒性，但是只能進(jìn)行單變量穩(wěn)態(tài)檢測(cè)，且檢測(cè)結(jié)果易受測(cè)量數(shù)據(jù)誤差的影響。由此，在專(zhuān)利CN105389648A一種常減壓裝置穩(wěn)態(tài)工況的判別方法中，根據(jù)當(dāng)前窗口中數(shù)據(jù)擬合方程的一次項(xiàng)系數(shù)和擬合偏差的標(biāo)準(zhǔn)差，判斷是否穩(wěn)態(tài)；在專(zhuān)利CN104977847A一種面向常減壓優(yōu)化的穩(wěn)態(tài)工況判別方法中，以相鄰一段時(shí)間內(nèi)的均值和一次擬合系數(shù)作為穩(wěn)態(tài)判別準(zhǔn)則。這兩種方法都需要分別對(duì)所有變量檢測(cè)，更適應(yīng)于單變量或者變量相對(duì)較少的過(guò)程，不能很好地解決工業(yè)過(guò)程中監(jiān)測(cè)變量眾多且耦合性強(qiáng)的問(wèn)題，同時(shí)只有所有變量穩(wěn)態(tài)才認(rèn)為過(guò)程穩(wěn)態(tài)，這在工業(yè)過(guò)程測(cè)量數(shù)據(jù)波動(dòng)較大時(shí)，易造成誤判。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決由于連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)測(cè)變量眾多且存在著較強(qiáng)的耦合，測(cè)量數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，同時(shí)單個(gè)或幾個(gè)變量的誤差易對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成很大的影響，以現(xiàn)有方法對(duì)連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程工業(yè)數(shù)據(jù)難以實(shí)現(xiàn)良好的運(yùn)行工況穩(wěn)態(tài)檢測(cè)的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)行工況穩(wěn)態(tài)判別方法。

本發(fā)明提供的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)行工況穩(wěn)態(tài)判別方法，包括：

S1.基于生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)行參數(shù)，利用主成分分析法得到主成分和對(duì)應(yīng)的特征值；

S2.基于所述主成分中第一主成分中連續(xù)的穩(wěn)態(tài)片段，確定多項(xiàng)式濾波窗口；

S3.基于每一個(gè)所述窗口，利用多項(xiàng)式濾波穩(wěn)態(tài)判別法對(duì)所述主成分中每個(gè)主成分進(jìn)行穩(wěn)態(tài)檢測(cè)；

S4.基于所述對(duì)應(yīng)的特征值，對(duì)所述每個(gè)主成分的穩(wěn)態(tài)檢測(cè)結(jié)果賦予權(quán)值，確定所述窗口穩(wěn)態(tài)檢測(cè)結(jié)果；根據(jù)所述窗口的穩(wěn)態(tài)檢測(cè)結(jié)果，獲得生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)行工況穩(wěn)態(tài)判別結(jié)果。