[發明專利]一種高速列車關鍵系統的魯棒間歇傳感器故障診斷方法

在審

• 申請號: 201710554307.X
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107703740A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 周東華;張峻峰;何瀟;盧曉
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司37252
• 代理人: 種艷麗

技術領域

本發明屬于信號處理領域，具體涉及一種高速列車關鍵系統的魯棒間歇傳感器故障診斷方法。

背景技術

高速列車是高鐵技術中與旅客關系最緊密的系統，其安全、平穩運行是高鐵健康、快速發展的基礎與前提。故障診斷技術是保障高速列車安全運行的關鍵技術。目前，高速列車已采取了諸多技術措施和體系來提高列車運行的可靠性和安全性。

然而，現有高速列車故障診斷技術存在諸多局限性，如多為簡單的閾值比較，搭配策略性操作步驟，沒有充分發掘可用于故障診斷的冗余信息；診斷功能嚴重依賴故障代碼表的豐富度，只能診斷故障代碼表中已有的常見故障，無法診斷列車實際運行中產生的新故障；應對情況多考慮永久故障，而未考慮由電磁干擾等因素造成的間歇傳感器故障。

基于上述情況，亟需一種高速列車關鍵系統的魯棒間歇傳感器故障診斷方法，以實現故障診斷系統對高速列車關鍵系統間歇傳感器故障進行實時在線診斷。

發明內容

針對現有技術中存在的上述技術問題，本發明提出了一種高速列車關鍵系統的魯棒間歇傳感器故障診斷方法，設計合理，克服了現有技術的不足，具有良好的效果。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種高速列車關鍵系統的魯棒間歇傳感器故障診斷方法，具體包括如下步驟：

步驟1：建立高速列車關鍵系統離散時間狀態空間模型并辨識模型參數

其中，分別為系統狀態，控制輸入，測量輸出；分別為過程噪聲，測量噪聲；為傳感器故障；為系統參數；為參數不確定性；滿足下列條件：初始狀態x(0)的均值，協方差，二階矩分別為P₀，Σ₀；噪聲w(k)，v(k)的均值為零，協方差矩陣分別為Σ_w(k)，Σ_v(k)；參數不確定性A_δ(k),B_δ(k),C_δ(k)的均值為零，協方差矩陣分別為

步驟2：設計高速列車關鍵系統魯棒殘差生成器，具體包括如下步驟：

步驟2.1：離線計算增益矩陣K(k)

K(k)＝G(k)C_c(k)^TQ(k)^-1, (2)；

其中，

驟2.2：在線計算魯棒殘差r(k)

其中，

步驟3：設計高速列車關鍵系統魯棒間歇傳感器故障檢測方法，具體包括如下步驟：

步驟3.1：計算間歇故障檢測統計量T_D(k)

步驟3.2：設定間歇故障檢測誤報率P_fa

P_fa＝α_fa, (12)；

步驟3.3：設計間歇故障檢測閾值J_D

其中，

步驟3.4：根據下述準則進行間歇故障檢測

若T_D(k-1)≤J_D,T_D(k)＞J_D，則k時刻發生故障，故障警報指示量I_a＝1；

若T_D(k-1)＞J_D,T_D(k)≤J_D，則k時刻故障消失，故障解除指示量I_r＝1；

相應地，第i個間歇故障的故障警報時間和故障解除時間分別為

k_alarm,i＝min(k|T_D(k)＞J_D,k≥k_release,i-1+1), (15)；

k_release,i＝min(k|T_D(k)≤J_D,k≥k_alarm,i+1), (16)；

步驟4：設計高速列車關鍵系統魯棒間歇傳感器故障分離及估計方法，具體包括如下步驟：

步驟4.1：計算間歇故障分離統計量T_I(i,j)

其中，