[發明專利]基于改進自適應粒子濾波的傳感器故障和結構損傷識別方法有效
| 申請號： | 201811530740.0 | 申請日： | 2018-12-14 |
| 公開（公告）號： | CN109657329B | 公開（公告）日： | 2022-02-22 |
| 發明（設計）人： | 劉綱;李天之;蔣偉;高凱;王驚華;唐偉;于浩然 | 申請（專利權）人： | 重慶大學 |
| 主分類號： | G06F30/23 | 分類號： | G06F30/23;G06F30/25;G01D18/00 |
| 代理公司： | 重慶天成卓越專利代理事務所(普通合伙) 50240 | 代理人： | 路寧 |
| 地址： | 400030 *** | 國省代碼： | 重慶;50 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 改進 自適應 粒子 濾波 傳感器 故障 結構 損傷 識別 方法 | ||
1.一種基于改進自適應粒子濾波的傳感器故障和結構損傷識別方法，其特征在于，包括以下步驟：
S1，根據土木結構的物理特性、有限元模型或系統辨識的方法形成結構損傷識別模型和傳感器故障診斷模型；
所述S1包括以下步驟：
為識別土木結構的特定參數，結構參數mk被增加到狀態值xk中以形成新狀態向量zk；
結構損傷識別模型則為
其中包括狀態值xk對應的過程噪聲vk和結構參數mk對應的過程噪聲θk，uk是第k個時間步的輸入值，yk是第k個時間步的輸出值，f(·)和h(·)分別是過程函數和觀測函數；
在結構損傷識別模型中，傳感器始終被認為是健康的，僅用這一模型難以實現傳感器故障診斷，因此，在狀態向量xk中加入第一傳感器參數a和第二傳感器參數b，提出了一種新的傳感器模型，即傳感器故障識別模型，其中a主要針對增益故障，b則考慮偏差故障和常數故障；
其中，ak和bk是第k個時間步的傳感器參數，θ1(k)和θ2(k)分別是第一傳感器參數ak和第二傳感器參數bk對應的過程噪聲，第k+1個時間步的狀態值為xk+1、第一傳感器參數為ak+1和第二傳感器參數bk+1；
S2，運用上述結構損傷識別模型和傳感器故障診斷模型和改進自適應粒子濾波處理傳感器收集的數據，得到結構參數與傳感器參數；
改進自適應粒子濾波為：
S2-1、生成粒子：生成N個粒子每個粒子的新狀態向量為：
其中第k-1個時間步的有效粒子數是Neff(k-1)；
S2-2、更新權值：計算權值隨后更新有效粒子數Neff(k)；
S2-3、變異算子：根據權值的大小，將之降序排列，形成權值集合以第Neff(k)個有效粒子的權值為基準權值，權值大于該基準權值的粒子是大權值粒子保持不變，權值集合中權值小于該基準權值的粒子是小權值粒子加以改動；
其中為改動前的小權值粒子，為改動后的粒子；是新生成的過程噪聲的集合，改動后的粒子和改動前的大權值粒子生成新的粒子集合，用于執行S2-4至S2-5；
S2-4、更新權值：計算權值，并再次計算第k個時間步有效粒子數Neff(k)；
S2-5、重采樣：將大權值粒子進行復制、繁殖，同時去除小權值粒子，最后得到后驗分布p(zk|y1:k)；
S3，直接通過結構參數與傳感器參數得到傳感器故障或結構損傷的具體情況。
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