[發明專利]船舶主機控制系統偶發性故障檢測方法及系統

在審

• 申請號: 202011176457.X
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112199781A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 邱伯華;魏慕恒;張羽;張瑞;朱慧敏;劉學良
• 申請（專利權）人: 震兌工業智能科技有限公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G06K9/62
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 侯永帥

1.一種船舶主機控制系統偶發性故障檢測方法，其特征在于，包括：

在線采集船舶主機控制系統的傳感器的測量樣本；

根據所述測量樣本計算平方預測誤差SPE和霍特林T²統計量；

將平方預測誤差SPE和霍特林T²統計量與預設閾值進行比較，以判斷船舶主機控制系統是否存在偶發性故障。

2.根據權利要求1所述的船舶主機控制系統偶發性故障檢測方法，其特征在于，還包括建模步驟：

采集船舶主機控制系統的傳感器在正常工況下的測量樣本x，k時刻的測量樣本記為x(k)，x(k)為m維列向量，m為傳感器個數，建模過程共采集N個時刻的N組測量樣本；

對所述正常工況下的測量樣本進行時延處理構造為擴增測量矩陣：

其中，d是時延樣本長度，x^T(k)代表k時刻的在線采集的測量樣本的轉置，k＝1-d,2-d,3-d,...N；

將所述的擴增測量矩陣X的各列標準化為零均值單位方差，得到測量矩陣。

3.根據權利要求2所述的船舶主機控制系統偶發性故障檢測方法，其特征在于，所述建模步驟還包括：

對所述測量矩陣的協方差矩陣S進行特征值分解，表達為：

其中為對角矩陣包含了協方差矩陣S的m×(d+1)個特征值，并以降序排列，為對應的特征向量矩陣。

4.根據權利要求3所述的船舶主機控制系統偶發性故障檢測方法，其特征在于，所述建模步驟還包括：

根據所述對角矩陣和特征向量矩陣按累積方差貢獻率準則確定主成分個數l，其中所述對角矩陣和特征向量矩陣進一步表達為：

Λ＝diag{λ₁,…,λ_l}

λ₁≥…≥λ_m(d+1)

其中P是[m×(d+1)]×l階矩陣，為負載矩陣，由的前l列構成，為非主成分矩陣，λ_j是的第j個對角元素j＝1,2,3...m×(d+1)，Λ＝diag{λ₁,…,λ_l}表示對角元素為λ₁,…,λ_l的對角矩陣，表示對角元素為λ_l+1,…,λ_m(d+1)的對角矩陣；

所述累計方差貢獻率準則為通過限制前l個主成分方差貢獻之和大于預設值，使得選出的主成分有效代表原始數據。

5.根據權利要求3所述的船舶主機控制系統偶發性故障檢測方法，其特征在于，所述建模步驟還包括：

根據所述的對角矩陣的對角元素和給定的置信水平α，確定平方預測誤差SPE和霍特林T²統計量的閾值：

其中，J_th,SPE是平方預測誤差SPE統計量的閾值、是霍特林T²統計量的閾值；α為置信水平；c_α為標準正態分布置信水平α時的閾值，F_α代表Fisher分布置信水平α時的閾值；是第j個對角元素的i次方，j＝1,2,3...m×(d+1)，i＝0,1。

6.根據權利要求1-5任意一項所述的船舶主機控制系統偶發性故障檢測方法，其特征在于，所述平方預測誤差SPE和霍特林T²統計量表達為：

T²＝z(k)^TPΛ^-1P^Tz(k)

其中，z(k)為k時刻在線測量樣本、z(k)^T為k時刻在線測量樣本的轉置、P是[m×(d+1)]×l階矩陣，為負載矩陣、為除了前l列之外的部分、Λ^-1是Λ的逆矩陣。