[發(fā)明專利]一種基于多GPU并行CRPF的故障診斷方法

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• 申請日: 2019-09-09
• 公開（公告）號: CN110597203A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王進(jìn)花;曹潔;胡文東;朱恩昌;余萍;趙偉吉;王躍龍;胡佳偉;黃開杰
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州理工大學(xué)
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 61223 西安銘澤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 梁靜

1.一種基于多GPU并行CRPF的故障診斷方法，其特征在于，包括：

獲取非線性非高斯隨機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型集；其中，所述狀態(tài)空間模型集包括：一個正常模型和多個故障模型；

在多個GPU上均采用并行代價評估粒子濾波CRPF算法，對狀態(tài)空間模型集中的每一個模型進(jìn)行全局狀態(tài)評估；其中，所述狀態(tài)空間模型集中的每一個模型對應(yīng)一個GPU；

將非線性非高斯隨機(jī)系統(tǒng)的實(shí)際狀態(tài)測量值與正常模態(tài)測量預(yù)測值對比生成殘差，判斷非線性非高斯隨機(jī)系統(tǒng)是否發(fā)生故障；

當(dāng)非線性非高斯隨機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障時，將正常模型的全局狀態(tài)評估結(jié)果與各故障模型的全局狀態(tài)評估結(jié)果分別對比生成殘差，對非線性非高斯隨機(jī)系統(tǒng)故障進(jìn)行分離。

2.如權(quán)利要求1所述的基于多GPU并行CRPF的故障診斷方法，其特征在于，所述非線性非高斯隨機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型為：

其中，k表示采樣時刻，是k時刻模型i的系統(tǒng)狀態(tài)向量；是k時刻模型i的量測向量；gⁱ(·)和hⁱ(·)分別是模型i的系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)和量測函數(shù)，和分別是模型i的狀態(tài)噪聲和量測噪聲。

3.如權(quán)利要求2所述的基于多GPU并行CRPF的故障診斷方法，其特征在于，所述在多個GPU上均采用并行代價評估粒子濾波CRPF算法，對狀態(tài)空間模型集中的每一個狀態(tài)空間模型進(jìn)行全局狀態(tài)評估；具體包括：

在k＝0時刻，從初始分布中獲取N個樣本，設(shè)定粒子代價和傳遞密度協(xié)方差得到k＝0時刻的樣本和代價集合為

將所有粒子平均分配給GPU的m個block，每個block按照下面步驟完成相同的計算：

計算風(fēng)險函數(shù)和概率質(zhì)量函數(shù)PMF，for i＝1,2,…,N/m

其中，N為粒子數(shù)，m為Block數(shù)；λ，0≤λ≤1為遺忘因子；δ,β>0；

對優(yōu)化后的粒子根據(jù)概率質(zhì)量函數(shù)PMF的大小進(jìn)行重采樣，生成粒子代價集

狀態(tài)更新：for i＝1,2,…,N/m，

計算和并歸一化概率質(zhì)量函數(shù)PMF：

i_p為粒子索引；

局部狀態(tài)估計：for i＝1,2,…,N/m

全局狀態(tài)估計：for i＝1,2,…,m

4.如權(quán)利要求3所述的基于多GPU并行CRPF的故障診斷方法，其特征在于，所述當(dāng)非線性非高斯隨機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障時，將正常模型的全局狀態(tài)評估結(jié)果與各故障模型的全局狀態(tài)評估結(jié)果分別對比生成殘差，對非線性非高斯隨機(jī)系統(tǒng)故障進(jìn)行分離；具體包括：

假設(shè)定子電流傳感器發(fā)生兩種故障模式，則多模型集包括：無故障模型、a相電流傳感器故障模型、b相電流傳感器故障模型和復(fù)合故障模型；

根據(jù)多模型的狀態(tài)方程和量測方程，定義殘差：

若a相發(fā)生故障，則f_α和f_β都會受到影響，r₃不受影響，r₁、r₂均大于閾值，r₃小于閾值；若b相發(fā)生故障，則r₂和r₃會受影響，r₁小于閾值，r₂、r₃大于閾值；若a相、b相同時發(fā)生故障，則r₁、r₂、r₃均受影響，其值均大于閾值；

其中，f_α和f_β表示在(αβ)坐標(biāo)系中的傳感器故障向量；r_αs為i_αs的殘差，r_βs為i_βs的殘差，i_αs和i_βs分別為定子電流的α分量和β分量。

5.如權(quán)利要求4所述的基于多GPU并行CRPF的故障診斷方法，其特征在于，通過a相和b相電流傳感器故障的克拉克變換，確定f_α和f_β：

其中，f_a和f_b分別是a相和b相定子電流傳感器故障分量。