[發明專利]基于輸入輸出變化一致性的單反饋控制回路異常監測方法

有效

• 申請號: 202010778659.5
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN112114576B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 王建東;劉冰琪;王垚;李杰;楊子江;丁光輝;吳猛
• 申請（專利權）人: 山東科技大學;華能山東發電有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 祖之強

1.一種基于輸入輸出變化一致性的單反饋控制回路異常監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取單反饋控制回路正常運行情況下的數據，以控制信號滯后于輸出信號的延遲時間作為報警持續時間的閾值；

獲取單反饋控制回路的輸出信號和控制信號的預設時間段的數據，采用固定長度的滑動窗口進行子時間序列的提取；

將滑動窗口提取的輸出信號和控制信號的子時間序列分別進行最優二階多項式擬合，并對擬合結果進行變化方向分析，用特征字符表示輸入輸出方向變化的特征；

對比兩個信號的特征字符，當特征字符不一致的持續時間超過報警持續時間的閾值時觸發報警。

2.如權利要求1所述的基于輸入輸出變化一致性的單反饋控制回路異常監測方法，其特征在于，采用皮爾遜相關系數計算控制信號與輸出信號的相關性，將使得相關系數取最大值時的延遲時間作為報警持續時間的閾值。

3.如權利要求1所述的基于輸入輸出變化一致性的單反饋控制回路異常監測方法，其特征在于，滑動窗口的長度采用固定值，且對輸出信號和控制信號采用等長度的滑動窗口進行子時間序列提取。

4.如權利要求1所述的基于輸入輸出變化一致性的單反饋控制回路異常監測方法，其特征在于，進行最優二階多項式擬合，并對擬合結果進行變化方向分析，用特征字符表示輸入輸出方向變化的特征，具體為：

對滑動窗口提取的子時間序列采用自底向上趨勢提取算法對子時間序列進行分段，并確定最優分段數；

基于分別得到的輸出信號和控制信號子時間序列的分段結果，根據擬合誤差的損失函數取值最小的原則，對每個子段進行二階多項式的最優擬合；

基于最優擬合結果，根據基元趨勢段始末端點一階導數值同號的原則，將輸出信號和控制信號每個子段分別進一步劃分為基元趨勢段的組合；

對每個基元趨勢段變化方向分析，用特征字符表示每段的變化趨勢。

5.如權利要求4所述的基于輸入輸出變化一致性的單反饋控制回路異常監測方法，其特征在于，根據L型曲線確定拐點的方法確定最優分段數，具體為：計算所有數據段的數據擬合誤差的平方和函數，以平方和函數構建最優分段數的決定函數，最優分段數在決定函數的拐點處獲得，所述拐點與相鄰前后兩點所連直線的夾角最小。

6.如權利要求1所述的基于輸入輸出變化一致性的單反饋控制回路異常監測方法，其特征在于，輸出信號和控制信號的特征字符表示結果不一致的持續時間未超過報警持續時間的閾值或字符表示結果完全一致，不產生報警信號。

7.如權利要求1所述的基于輸入輸出變化一致性的單反饋控制回路異常監測方法，其特征在于，對后續滑動窗口提取的輸出信號和控制信號的子時間序列，只對后續滑動窗口提取子時間序列的閾值加一后的時間長度的輸出信號與控制信號字符表示結果進行報警檢測。

8.一種基于輸入輸出變化一致性的單反饋控制回路異常監測系統，其特征在于，包括：

閾值確定模塊，被配置為：獲取單反饋控制回路正常運行情況下的數據，以控制信號滯后于輸出信號的延遲時間作為報警持續時間的閾值；

子時間序列提取模塊，被配置為：獲取單反饋控制回路的輸出信號和控制信號的預設時間段的數據，采用固定長度的滑動窗口進行子時間序列的提取；

輸入輸出變化方向分析模塊，被配置為：將滑動窗口提取的輸出信號和控制信號的子時間序列分別進行最優二階多項式擬合，并對擬合結果進行變化方向分析，用特征字符表示輸入輸出變化方向變化的特征；

報警觸發判斷模塊，被配置為：對比兩個信號的特征字符，當特征字符不一致的持續時間超過報警持續時間的閾值時觸發報警。

9.一種介質，其上存儲有程序，其特征在于，該程序被處理器執行時實現如權利要求1-7任一項所述的基于輸入輸出變化一致性的單反饋控制回路異常監測方法中的步驟。

10.一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的程序，其特征在于，所述處理器執行所述程序時實現如權利要求1-7任一項所述的基于輸入輸出變化一致性的單反饋控制回路異常監測方法中的步驟。