[發(fā)明專利]一種基于稀疏表示的BIT間歇故障診斷方法

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• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108171277A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設計）人: 屈劍鋒;柴毅;顏新華;唐秋;賀孝言;蔡世豪
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06F11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于稀疏表示的BIT間歇故障診斷方法。具體方法步驟如下：(1)采集不同設備歷史BIT數據，包括正常數據類型、間歇故障數據類型和永久故障數據類型，從每類數據類型中選擇70％的數據作為訓練樣本集合，剩余數據去掉標簽作為測試樣本集合；(2)利用k奇異值分解學習算法對訓練樣本集合進行學習訓練獲,構建過完備字典D；(3)將得到的測試樣本集合利用過完備字典D進行稀疏表示，得到稀疏系數；(4)利用稀疏表示分類器將所得稀疏系數進行稀疏重構，得到重構殘差；(5)將待測樣本歸于重構殘差最小的類別，即可得到待測BIT數據的診斷結果。本發(fā)明能夠高效、準確診斷出BIT間歇故障，具有較高的診斷精度，降低了BIT虛警率。

技術領域

本發(fā)明涉及基于模式識別的間歇故障診斷技術領域，特別涉及一種基于稀疏表示的BIT間歇故障診斷技術。

背景技術

自20世紀70年代末以來，機內測試(built-in test，BIT)技術作為一種非常實用的故障診斷技術，國內外專家學者在理論上做了大量的研究，在實際應用上也取得了很大的成果。該技術現(xiàn)如今已在各行各業(yè)都有廣泛的應用，尤其是航空系統(tǒng)和武器裝備。目前美國幾乎所有的軍、民機航空電子系統(tǒng)和武器裝備都具備BIT。該技術在提高系統(tǒng)測試性能、簡化維修過程和降低保障費用等方面發(fā)揮了重要作用。目前，在我國BIT也已成為導彈、衛(wèi)星、空間站、臨近空間飛行器等武器裝備的設計與研制項目之一。

然而，根據國內外學者的研究表明，虛警一直是阻礙BIT發(fā)展與應用的屏障，其中間歇故障是誘發(fā)BIT虛警的重要原因,來自美軍裝備和電子工業(yè)數據表明，間歇故障占整個系統(tǒng)故障的70％～90％。間歇故障通常是在極端環(huán)境下、電路出現(xiàn)虛焊或電網波動等條件下產生，不經修復可在有限的時間內自行恢復的故障，其特點是隨機性強、持續(xù)時間短，若不能及時診斷識別出，將會導致BIT虛警。若能在出現(xiàn)故障的情況下，診斷出該故障屬于間歇故障，就不必立即停機對設備進行更換或維修，而是繼續(xù)監(jiān)控其狀態(tài)，當找到誘發(fā)間歇故障的原因后，在對其進行針對性維護，從而避免不必要的停機和維修。

進入21世紀以來，隨著社會的發(fā)展，科學技術的突飛猛進，現(xiàn)代化系統(tǒng)結構日趨復雜、規(guī)模不斷擴大、自動化程度也越來越高，人們對這類高科技產品的穩(wěn)定性和安全性的要求也越來越高。近年來，各個國家競相發(fā)展航天飛機、探月工程、深海探索、現(xiàn)代化軍事裝備等高科技項目，為確保這類系統(tǒng)有一個高效準確的故障診斷技術，這些系統(tǒng)幾乎都安裝了BIT系統(tǒng)。然而，BIT技術由于虛警的存在(主要是間歇故障)，制約其發(fā)展的步伐，為解決這一難題，本發(fā)明利用稀疏表示對BIT間歇故障進行診斷，能夠很好的解決這一現(xiàn)狀，對BIT技術的發(fā)展具有十分重要的作用。

發(fā)明內容

為克服現(xiàn)有技術不足，本發(fā)明提供了一種利用稀疏表示，對BIT間歇故障進行診斷的方法。通過采集不同設備歷史BIT數據(從中選擇70％的數據作為訓練樣本集合)，利用k奇異值分解(K-SVD)學習算法對訓練樣本集合進行學習訓練構造過完備字典，采用稀疏表示對待測數據進行診斷，能高效、準確診斷出當前系統(tǒng)是否處于間歇故障狀態(tài)。

為達到上述目的，本發(fā)明提出了一種基于稀疏表示的BIT間歇故障診斷方法，所述方法包括以下步驟：

1)采集不同設備歷史BIT數據，包括正常數據類型、間歇故障數據類型和永久故障數據類型，從每類數據類型中選擇70％的數據作為訓練樣本集合，剩余數據去掉標簽作為測試樣本集合；

2)利用K-SVD學習算法對訓練樣本集合進行學習訓練獲得正常字典D₁、間歇故障字典D₂和永久故障字典D₃，將字典D₁、D₂、D₃組合構成過完備字典D；

3)將得到的測試樣本集合利用步驟二所得過完備字典D進行稀疏表示，得到稀疏系數；

4)利用稀疏表示分類器(SRC)將步驟三所得稀疏系數進行稀疏重構，得到重構殘差；