[發明專利]基于化工TE過程的雙主元-動態核主元分析故障診斷方法

有效

• 申請號: 201711318143.7
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN108062565B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 蘇盈盈;康東帥;羅妤
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06F17/16;G06F17/18;G06F30/20
• 代理公司: 重慶蘊博君晟知識產權代理事務所(普通合伙) 50223
• 代理人: 田東陽

1.基于化工TE過程的雙主元-動態核主元分析故障診斷方法，其特征在于，包括：

構建雙主元-動態核主元步驟和故障診斷步驟；

所述構建雙主元-動態核主元步驟包括：

第一步，

(011)選取正常樣本數據，計算平均值和標準差，并對樣本數據標準化處理，構建訓練矩陣X；

(012)確定最佳階次h，生成動態矩陣X_t；

(013)利用核函數投影，得到核矩陣K，同時K核矩陣中心化得到K_new；

(014)將K_new進行特征矢量分解，運用統計學的剔除法確定R主元數目A，具體為：

將得到的方陣K_new用于特征向量的分解，得到相應的特征值并用下式進行計算：

其中λ_i為特征向量分解后的特征值，γ＝0.0001，當R＜γ時，剔除相應的主元，最后得到R主元個數A；其中，m表示所有特征值λ_i的個數；

(015)根據R主元數目A計算獲得T²和SPE控制限；

和第二步，

(021)采集一個新樣本數據，計算平均值和標準差，并對樣本數據標準化處理，構建測試矩陣

(022)確定最佳階次h’，生成動態矩陣

(023)利用核函數投影，得到核矩陣同時核矩陣中心化得到

(024)將進行特征矢量分解，運用累計方差貢獻率準則確定CPV主元數目B；

(025)根據CPV主元數目B計算獲得T²統計量和SPE統計量；

所述故障診斷步驟為：將構建雙主元-動態核主元步驟中(015)步驟和(025)步驟中獲得的數據進行比較，若T²統計量和SPE統計量超控制限則表示故障，沒超控制限表示運行正常；

所述構建雙主元-動態核主元步驟的(011)步驟和(021)步驟中，對樣本數據標準化處理步驟包括：

假設n×p維的原始樣本數據為x_ij，標準化變換后的觀測值矩陣為

其中，X^*表示X或表示x_ij或

i＝n，n為大于1的自然數；

j＝p，p為大于1的自然數；

經標準化變換后，矩陣X^*的各列均值均為0，標準差均為1。

2.如權利要求1所述的基于化工TE過程的雙主元-動態核主元分析故障診斷方法，其特征在于，所述構建雙主元-動態核主元步驟的(012)步驟和(022)步驟中，利用動態特性確定算法確定最佳階次并生成動態矩陣。

3.如權利要求2所述的基于化工TE過程的雙主元-動態核主元分析故障診斷方法，其特征在于，利用動態特性確定算法確定最佳階次并生成動態矩陣具體包括：

1)輸入參數u、l、m，假設時滯階次h^*＝0；

2)選擇原始樣本數據矩陣矩陣對應u個最大主元；

3)原始矩陣X^*新的關系數為r(h^*)＝(l+1)m-u；

4)矩陣擴展后新的關系數

若設定h^*＝h^*+1，返回步驟2)，否則結束h^*＝h^*-1；

確定最佳階次，生成動態矩陣X_t和動態矩陣其中，h^*表示h或h’,u表示原始樣本數據矩陣的最大主元個數，l表示過程參數，初始值為0；m表示樣本的維數。

4.如權利要求1所述的基于化工TE過程的雙主元-動態核主元分析故障診斷方法，其特征在于，所述構建雙主元-動態核主元步驟的(013)步驟和(023)步驟中，所述核函數為高斯函數：

k(x,y)＝-exp(||x-y||²/σ)，其中σ＝4000。