[發明專利]基于重構貢獻的氣體傳感器陣列多故障隔離算法

有效

• 申請號: 202010468715.5
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111680725B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 許永輝;劉玉奇;楊子萱
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F18/2433
• 分類號: G06F18/2433;G06F18/2411;G06F18/2135
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

1.基于重構貢獻的氣體傳感器陣列多故障隔離算法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、對氣體傳感器陣列預設故障傳感器個數初值及計算基于SPCA算法的SPE統計量控制限，作為判斷閾值；

S2、獲取氣體傳感器陣列的故障信號，并構建當前故障傳感器個數初值下所有故障方向和相應方向上的幅值；

S3、基于每一組故障方向和相應方向上的幅值，求取重構后的故障信號和相應基于SPCA算法的SPE統計量；

S4、基于重構后故障信號的SPE統計量計算貢獻率，確定貢獻率最大的重構信號的故障方向和對應的SPE統計量；

S5、判斷S4確定的重構后故障信號的SPE統計量是否小于預先設定的判斷閾值；若否，則故障傳感器個數加一，返回S1，更新預設故障傳感器個數初值；若是，則輸出S4確定的故障方向和當前故障傳感器個數。

2.根據權利要求1所述的基于重構貢獻的氣體傳感器陣列多故障隔離算法，其特征在于，所述S1具體包括：

S11、獲取氣體傳感器陣列輸出的正常信號集；

S12、利用SPCA算法提取正常信號集的非線性特征，并計算非線性打分向量；

S13、利用非線性打分向量構建正常SPE統計量；

S14、基于KDE方法求取SPE統計量的控制限，作為判斷閾值。

3.根據權利要求1所述的基于重構貢獻的氣體傳感器陣列多故障隔離算法，其特征在于，所述S2中，

利用組合函數構建當前故障傳感器個數初值下所有故障方向；

計算重構故障信號SPE統計量對當前故障方向對應幅值的一階偏導數，并令求得的導數結果得零，得到當前故障方向對應的幅值。

4.根據權利要求2所述的基于重構貢獻的氣體傳感器陣列多故障隔離算法，其特征在于，所述S3具體包括：

氣體傳感器陣列輸出的故障信號為m為氣體傳感器總數；根據故障重構原理，z_i為重構后氣體傳感器陣列輸出信號：

其中，是x(t)在PCA殘差空間上的投影；f_i為故障信號在相應故障方向ξ_i上的幅值；

SPE統計量為：

其中，是x(t)或z_i的非線性殘差打分向量矩陣；

引入核函數，若正常信號集為零均值向量，則重構后故障信號的SPE統計量的表達式轉化為：

若正常信號集為非零均值向量，則重構數據的SPE表達式進一步更新為：

其中，為核矩陣的殘差特征向量，K(X,x_t)為正常情況的數據經PCA處理后的數據集X與當前測試數據經PCA處理后的數據x(t)的核矩陣；K(z_i)表示正常數據與重構后的測試數據分別經PCA處理后再計算相應核函數后得到的核矩陣，核函數K表示核函數K均值中心化處理后的核矩陣，表示核函數K歸一化處理后的核矩陣。

5.根據權利要求4所述的基于重構貢獻的氣體傳感器陣列多故障隔離算法，其特征在于，所述S4具體包括：

故障方向集合Ξ的貢獻率：

Ω(Ξ)＝SPE(x(t))-SPE(z_i)_Ξ

其中，Ξ＝[ξ₁,ξ₂,...,ξ_p]為故障方向集合，SPE(z_i)_Ξ表示在故障方向集合Ξ的重構數據對應的SPE統計量。