[發(fā)明專利]一種基于正多胞體濾波的工業(yè)系統(tǒng)分層故障診斷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910904643.1
• 申請(qǐng)日: 2019-09-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110634198B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王子赟;徐桂香;王艷;紀(jì)志成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號(hào): G07C3/00
• 分類號(hào): G07C3/00;G06F30/27;G06K9/62
• 代理公司: 無(wú)錫華源專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32228
• 代理人: 聶啟新

1.一種基于正多胞體濾波的工業(yè)系統(tǒng)分層故障診斷方法，其特征在于包括以下步驟：

第一步，獲取CSTR系統(tǒng)模型和故障庫(kù)；

第二步，根據(jù)CSTR系統(tǒng)模型確定k-1時(shí)刻的正多胞體O(k-1)；

第三步，確定k時(shí)刻的測(cè)量集合S(k)；

第四步，檢測(cè)k-1時(shí)刻的正多胞體O(k-1)和k時(shí)刻的測(cè)量集合S(k)交集是否為空集，若交集為空集，判定系統(tǒng)存在故障并跳轉(zhuǎn)第五步，若交集不為空集，判定系統(tǒng)無(wú)故障，更新相關(guān)數(shù)據(jù)信息并跳轉(zhuǎn)第十二步；

第五步，初始化正多胞體O(k)并記錄故障信息；

第六步，對(duì)第一步中獲取的故障庫(kù)進(jìn)行層次聚類分析；

第七步，更新相關(guān)數(shù)據(jù)信息；

第八步，以第六步結(jié)果為先驗(yàn)知識(shí)逐層進(jìn)行判別分析，循環(huán)第八步至該層的樣本個(gè)數(shù)小于三個(gè)后，跳轉(zhuǎn)第九步；

第九步：通過(guò)模型匹配識(shí)別故障類型，若在一定時(shí)間內(nèi)匹配成功，則記錄故障信息并跳轉(zhuǎn)第十二步，若在一定時(shí)間內(nèi)匹配失敗，跳轉(zhuǎn)第十步；

第十步，于樣本鄰域內(nèi)進(jìn)行模型匹配，若在仿真時(shí)長(zhǎng)內(nèi)匹配成功，則記錄故障信息并跳轉(zhuǎn)第十二步，若在仿真時(shí)長(zhǎng)內(nèi)匹配失敗，則跳轉(zhuǎn)第十一步；

第十一步，判定系統(tǒng)出現(xiàn)新的故障類型，把所述故障類型添加到故障庫(kù)中，并跳轉(zhuǎn)第十二步；

第十二步，若已經(jīng)檢測(cè)到故障，跳轉(zhuǎn)至第七步，若未檢測(cè)到故障，則跳轉(zhuǎn)至第四步，循環(huán)跳轉(zhuǎn)直至k＞N，N為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于正多胞體濾波的工業(yè)系統(tǒng)分層故障診斷方法，其特征在于所述第一步中獲取CSTR的系統(tǒng)模型還包括步驟A～C：

A.根據(jù)反應(yīng)器中物質(zhì)濃度和反應(yīng)溫度創(chuàng)建狀態(tài)空間模型；

B.基于創(chuàng)建的狀態(tài)空間模型對(duì)CSTR系統(tǒng)的連續(xù)微分方程進(jìn)行有限差分離散化處理；

C.將線性化后的CSTR模型轉(zhuǎn)換為遞歸模型。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于正多胞體濾波的工業(yè)系統(tǒng)分層故障診斷方法，其特征在于所述第二步與第三步中確定正多胞體與測(cè)量集合的過(guò)程還包括步驟D～F：

D.定義k時(shí)刻的可行參數(shù)集及界定所述可行參數(shù)集的平行超平面；

E.定義正多胞體；

F.定義測(cè)量集合。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于正多胞體濾波的工業(yè)系統(tǒng)分層故障診斷方法，其特征在于所述第四步中檢測(cè)正多胞體與測(cè)量合集的交集是否為空集的過(guò)程還包括步驟G～I(xiàn)：

G.確定正多胞體的頂點(diǎn)；

H.創(chuàng)建頂點(diǎn)相對(duì)兩條超平面的位置變量；

I.將檢測(cè)正多胞體與測(cè)量合集的交集是否為空集轉(zhuǎn)換為檢測(cè)正多胞體頂點(diǎn)是否在兩條超平面之間。

5.如權(quán)利要求1所述的一種基于正多胞體濾波的工業(yè)系統(tǒng)分層故障診斷方法，其特征在于所述第六步中的層次聚類分析過(guò)程還包括步驟J～L：

J.定義類間平方距離；

K.依據(jù)所述類間平方距離構(gòu)建類間平方聚類的遞推公式；

L.執(zhí)行聚類分析。