[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

本公開提供了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，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??；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；本公開根據輸出信號與控制信號之間的同增同減相互關系進行報警設計，在監測異常狀況的同時，減少了干擾報警的次數。

技術領域

本公開涉及流程工業生產過程的異常工況監控技術領域，特別涉及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。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術，并不必然構成現有技術。

單反饋控制回路在現代流程工業系統中占有較大的比重，其異常運行將嚴重影響工業生產的高效運行，甚至引發重大的生產事故。工業報警系統對單反饋控制回路的安全運行發揮著至關重要的作用，該系統通過對單反饋控制回路的自動監控，有效識別出生產過程中的異常狀況，進而采取針對性調整措施，使得生產過程恢復穩定運行狀態，最終可以減少生產事故的發生。目前，在工業報警系統中，傳統單反饋控制回路的異常檢測方法是通過對比輸出信號與報警閾值的大小，進而監測單反饋控制回路的運行狀況，但是此類異常監測方法往往伴隨著大量的干擾報警，大幅度降低了報警系統的可信度。

傳統的異常檢測方法主要有三種：第一種方法是設置報警延時法，當監控變量超過報警閾值的時間超過所設置的延遲時間后，才會發出報警信號；第二種方法是設置報警死區法，當監控變量超過報警閾值的幅值大于某個死區寬度后，才會發出報警信號；第三種方法是報警數據濾波法，當濾波后的監控變量超過報警閾值時，才會發出報警信號。

本公開發明人發現，上述的三種傳統檢測方法只是針對一般性的生產運行狀況進行異常檢測，對于單反饋控制回路而言，控制信號與輸出信號之間存在同增同減的相互關系，而傳統的異常檢測方法單純地考慮輸出信號是否超出報警閾值，忽視了兩個信號之間存在的這種關系，從而增加了誤報警的數量，在一定程度上降低了報警系統的性能。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本公開提供了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，根據輸出信號與控制信號之間的同增同減相互關系進行報警設計，在監測異常狀況的同時，減少了干擾報警的次數。

為了實現上述目的，本公開采用如下技術方案：

本公開第一方面提供了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。

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，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??；

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。

本公開第二方面提供了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。

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，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；