[發(fā)明專利]基于ICA-SPRT的冗余傳感器故障檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810264423.2
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN108613695B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝珊;丁軍;金典;蔡源鳳;吳一純;鄭劍香;繆惠芳;蔡崗全;王華清
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號(hào): G01D18/00
• 分類號(hào): G01D18/00;G01F25/00;G06F17/16
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

1.基于ICA-SPRT的冗余傳感器故障檢測方法，其特征在于，包括ICA-SPRT故障檢測系統(tǒng)，該ICA-SPRT故障檢測系統(tǒng)包括信號(hào)獨(dú)立成份分析模塊、信號(hào)識(shí)別估計(jì)模塊和故障狀態(tài)統(tǒng)計(jì)檢測模塊；所述信號(hào)獨(dú)立成份分析模塊采用ICA算法分離獨(dú)立信號(hào)；所述信號(hào)獨(dú)立成份分析模塊的ICA算法通過所分離信號(hào)的非高斯性度量評價(jià)分離結(jié)果，并在非高斯性度量達(dá)到最大時(shí)獲得分離的獨(dú)立信號(hào)；所述信號(hào)識(shí)別估計(jì)模塊使用分離的獨(dú)立信號(hào)還原生成估計(jì)信號(hào)；該故障檢測方法包括如下步驟：

獲得訓(xùn)練數(shù)據(jù)殘差步驟，設(shè)定訓(xùn)練數(shù)據(jù)矩陣X，通過信號(hào)獨(dú)立模塊分析獲得訓(xùn)練矩陣X的獨(dú)立信號(hào)，將該獨(dú)立信號(hào)輸入信號(hào)識(shí)別估計(jì)模塊，并生成訓(xùn)練數(shù)據(jù)的估計(jì)信號(hào)，使用訓(xùn)練數(shù)據(jù)的估計(jì)信號(hào)和原訓(xùn)練數(shù)據(jù)求得訓(xùn)練數(shù)據(jù)殘差；

獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)殘差步驟，獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)矩陣X1，通過信號(hào)獨(dú)立模塊分析獲得監(jiān)測矩陣X1的獨(dú)立信號(hào)，將該獨(dú)立信號(hào)輸入信號(hào)識(shí)別估計(jì)模塊，并生成監(jiān)測數(shù)據(jù)的估計(jì)信號(hào)，使用監(jiān)測數(shù)據(jù)的估計(jì)信號(hào)和原訓(xùn)練數(shù)據(jù)求得監(jiān)測數(shù)據(jù)殘差；

故障判斷步驟，故障狀態(tài)統(tǒng)計(jì)檢測模塊使用訓(xùn)練數(shù)據(jù)殘差和監(jiān)測數(shù)據(jù)殘差代入SPRT算法，并輸出監(jiān)測數(shù)據(jù)的故障判定結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ICA-SPRT的冗余傳感器故障檢測方法，其特征在于：通過負(fù)熵定義所述非高斯度量，該負(fù)熵的定義如下：

N_g(Y)＝H(Y_Gauss)-H(Y)；

其中，Y_Gauss是一與Y具有相同方差的高斯隨機(jī)變量，H(.)為隨機(jī)變量的微分熵，其表達(dá)式為H(Y)＝-∫p_y(ξ)log p_y(ξ)dξ。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ICA-SPRT的冗余傳感器故障檢測方法，其特征在于,所述ICA算法具體包括如下步驟：

步驟11，設(shè)定待分析數(shù)據(jù)矩陣X；

步驟12，對待分析數(shù)據(jù)矩陣X進(jìn)行中心化，并去均值；

步驟13，對待分析數(shù)據(jù)矩陣X進(jìn)行白化處理；

步驟14，解混矩陣W的求解；

步驟15，對Y＝WX進(jìn)行求解，求得的Y即為數(shù)據(jù)舉證X的特征信號(hào)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ICA-SPRT的冗余傳感器故障檢測方法，其特征在于：所述信號(hào)識(shí)別和估計(jì)模塊通過簡單平均法獲得被檢測信號(hào)的參考信號(hào)，并計(jì)算獲得與該參考信號(hào)相關(guān)系數(shù)最高的獨(dú)立信號(hào)，將該獨(dú)立信號(hào)進(jìn)行加均值操作獲得估計(jì)信號(hào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于ICA-SPRT的冗余傳感器故障檢測方法，其特征在于：所述信號(hào)識(shí)別和估計(jì)模塊設(shè)有比例因子，所述估計(jì)信號(hào)通過該比例因子進(jìn)行優(yōu)化。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ICA-SPRT的冗余傳感器故障檢測方法，其特征在于：所述故障狀態(tài)統(tǒng)計(jì)檢測模塊設(shè)有許用誤警率，并在監(jiān)測數(shù)據(jù)通過SPRT算法后存在異常的數(shù)據(jù)比例超過所述許用誤警率時(shí)，輸出“存在故障”的判定結(jié)果，反之，則輸出“不存在故障”的判定結(jié)果。