[發明專利]一種基于多尺度分析的控制閥故障檢測方法

在審

• 申請號: 201810634725.4
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN108896287A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 尚群立;王名海;馬良威;李夢強;張晶瑜;張國軍
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01M3/00;G06F17/10
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

1.一種基于多尺度分析的控制閥故障檢測方法，對控制閥故障信號采用多尺度直線擬合，求取故障發生點，其特征在于包括如下步驟：

步驟1：讀取含控制閥閥位故障信號x的時間序列x₁,x₂,x₃,...,x_n，n為故障信號的采樣點的個數，計算初始尺度，初始尺度記為l₁，l₁∈N，N為自然數集合；

步驟2：將整個時間序列x₁,x₂,x₃,...,x_n分為m段，每一段記為s_j，其中，j＝1,2,...,m，每一段長度為l₁，m和長度l₁存在關系：若最后一段的長度小于l₁，那么將其納入到前一段數據中；

步驟3：對s_j里面的數據序列選用最小二乘法進行直線擬合，求取每個s_j段的擬合直線的斜率k，依次記為k₁,k₂,k₃,...,k_m；

步驟4：依次求取相鄰線段的斜率差值的絕對值，記為e_j＝|k_j+1-k_j|,1≤j≤m-1；

步驟5：求取故障的突變點所在區間，求取故障突變點時，當e_max＝e_j，此時原始序列s₁,s₂,s₃,...,s_m在s_j與s_j+1之間的變化趨勢最大，突變點落于s_j，s_j+1即在區間(j×l₁,j×l₁+l₁)之內；

步驟6：在步驟5)的區間內，重新計算新的初始尺度，重復步驟2)-步驟5)，確認故障突變點。

2.根據權利要求1所述的一種基于多尺度分析的控制閥故障檢測方法，其特征在于步驟3中的選用最小二乘法進行直線擬合，求取每個s_j段的直線斜率的具體步驟為：

步驟3.1：求取殘差和平方；設每段s_j的擬合直線表達式為x′_i＝k·i+b,i＝1,2,......,n,則序列s_j和擬合直線的殘差平方和記為RSS，其計算表達式如式(1)所示：

步驟3.2：將式(1)的右邊進一步展開表示為式(2)：

式(2)中：從而得到RSS的表達式(3)：

式(3)中僅k、b為未知量，其他參數均為已知數據；

步驟3.3：要使殘差平方和RSS最小，則必須且只需且分別為i，x_i的平均值；

步驟3.4：求出每段s_j，j＝1,2,...,m擬合直線的斜率k，依次記為k₁,k₂,k₃,...,k_m。

3.根據權利要求1所述的一種基于多尺度分析的控制閥故障檢測方法，其特征在于步驟6中的確認故障突變點的具體步驟為：

步驟6.1：在s_j，s_j+1故障區間內進一步尋找故障突變點，以該區間序列長度為研究對象，再次計算新的初始尺度l₂，l₂＝floor(l₁×0.5)；

步驟6.2：依次重復步驟2-步驟5的方法逐步逼近突變點，直至最終尺度l_n＝2，此時所搜尋的區間長度為3，擬合尺度收斂為1，此區間內的中點即為時間序列x₁,x₂,x₃,...,x_n的突變點。