[發(fā)明專利]一種基于NARMAX-FRF和PCA的智能診斷與預(yù)測故障方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010420114.7
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111709297A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳漢新;苗育茁;黃浪;柯耀;王琪;楊柳
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢工程大學(xué)
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K7/10;G06K9/62
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 趙秀斌

1.一種基于NARMAX-FRF和PCA的智能診斷與預(yù)測故障方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1:輸入蘭姆波信號至RFID模塊,通過所述RFID模塊獲得試驗樣品的響應(yīng)輸出信號；

S2:通過所述響應(yīng)輸出信號基于NARMAX-FRF進(jìn)行時域建模并進(jìn)行頻域特征提取；

S3:根據(jù)提取的頻域特征獲得響應(yīng)函數(shù)G1以及對應(yīng)的響應(yīng)函數(shù)G1的特征參數(shù)；

S4：通過PCA分析法模型對不同狀態(tài)下的響應(yīng)函數(shù)G1的特征參數(shù)進(jìn)行故障預(yù)測。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于NARMAX-FRF和PCA的智能診斷與預(yù)測故障方法，其特征在于，所述S1具體為：

對試驗樣品發(fā)射蘭姆波信號，經(jīng)過RFID讀寫器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分析后獲得響應(yīng)輸出信號。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種基于NARMAX-FRF和PCA的智能診斷與預(yù)測故障方法，其特征在于，所述S2包括：

S201:根據(jù)所述響應(yīng)輸出信號建立非線性差分方程：

y(t)＝f(y(t-1),…,y(t-n_y),u(t-1),…,u(t-n_u),ε(t-1),…,ε(t-n_ε))+ε(t)

其中，y(t)、u(t)和ε(t)分別是輸出、輸入和預(yù)測誤差，f(·)是未知的非線性函數(shù)；

S202:通過用有限維參數(shù)向量θ對一組函數(shù)進(jìn)行參數(shù)化，可將真實函數(shù)f的非線性逼近如下所示：

，

并改寫為：再進(jìn)行頻域特征提取，其中，預(yù)測誤差為:φ(x(t))稱為回歸向量，輸入?yún)?shù)x(t)包括滯后輸出、輸入和預(yù)測誤差。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種基于NARMAX-FRF和PCA的智能診斷與預(yù)測故障方法，其特征在于，所述頻率響應(yīng)函數(shù)G1為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于NARMAX-F、RF和PCA的智能診斷與預(yù)測故障方法，其特征在于，所述S4包括以下步驟：

S401:用p(pm)變量表示m個變量，并且p個變量之間是正交的，令隨機(jī)向量的協(xié)方差矩陣x＝[x₁,x₂,…,x_m]^T為S，其特征值為λ₁≥λ₂≥λ₃…λ_m≥0；

S402：根據(jù)主成分方差對應(yīng)的特征值與所有特征值之和的比值選擇主元素個數(shù)，計算公式為：

其中，λ_i為協(xié)方差的特征值，m為變量個數(shù)；

S403:當(dāng)發(fā)生故障時，SPE或T²明顯超過控制極限；當(dāng)系統(tǒng)正常運行時，SPE或T²都在控制范圍內(nèi)。

6.一種基于NARMAX-FRF和PCA的智能診斷與預(yù)測故障系統(tǒng)，其特征在于，包括:

數(shù)據(jù)獲取模塊，用于根據(jù)輸入蘭姆波信號至RFID模塊,通過所述RFID模塊獲得試驗樣品的響應(yīng)輸出信號；

頻域特征提取模塊，用于根據(jù)所述響應(yīng)輸出信號基于NARMAX-FRF進(jìn)行時域建模并進(jìn)行頻域特征提取；

特征參數(shù)獲取模塊，用于根據(jù)提取的頻域特征獲得響應(yīng)函數(shù)G1以及對應(yīng)的響應(yīng)函數(shù)G1的特征參數(shù)；

故障預(yù)測模塊：用于通過PCA模型對不同狀態(tài)下的響應(yīng)函數(shù)G1的特征參數(shù)進(jìn)行故障檢測預(yù)測。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于NARMAX-FRF和PCA的智能診斷與預(yù)測故障系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)獲取模塊獲取數(shù)據(jù)的具體過程為：

對試驗樣品發(fā)射蘭姆波信號，經(jīng)過RFID讀寫器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分析后獲得響應(yīng)輸出信號。