[發明專利]一種基于故障重構的質量相關故障診斷及誤報警反饋方法

在審

• 申請號: 202110333398.0
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113076211A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 胡昌華;孔祥玉;羅家宇;王曉兵;楊治艷
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學
• 主分類號: G06F11/07
• 分類號: G06F11/07;G06F30/27;G06K9/62
• 代理公司: 西安正華恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 61271
• 代理人: 傅曉

本發明公開了一種基于故障重構的質量相關故障診斷及誤報警反饋方法，包括以下步驟：建立改進潛結構模型；基于改進潛結構模型，構建工業過程中故障狀態的評判標準；根據故障狀態的評判標準，建立故障庫；基于故障庫，對監測故障樣本進行故障識別以及誤報警反饋；提取無法識別的監測故障樣本的故障子空間，并根據故障子空間更新故障庫。本發明通過構造質量相關和質量無關故障庫，基于故障重構對故障樣本的故障類型進行識別，對誤報警的樣本進行反饋，實現測試樣本的在線故障診斷和誤報警反饋。

技術領域

本發明屬于可靠性工程技術領域，具體涉及一種基于故障重構的質量相關故障診斷及誤報警反饋方法。

背景技術

隨著現代技術的發展，工業過程的系統越加復雜，已無法由簡單的物理模型和機理模型可以進行描述，導致一系列基于故障樹和物理模型的故障診斷方法難以適用。而隨著集成電路的發展，大量的傳感器被布置到工業過程的許多關鍵位置，同時獲得了海量的數據。因此，基于數據驅動建模的方法逐漸成為研究熱點得到了大量發展及應用。在工業過程獲取的數據中，通常呈高耦合、非高斯、非線性等特點，如何從這些數據中提出過程的特征建立模型是數據驅動方法的難點。同時，當工業設備性能退化和生產流程中參數存在漂移乃至某一環節出現故障時，對應傳感器監測到的過程數據會出現異常變化，如何從這些變化中找到故障的原因，是目前研究的重點和難點。

在故障診斷中，可以分為兩類故障形式。一類是傳感器故障，是由于傳感器出現故障或對應部位出現異常導致的故障現象，通常采用貢獻圖的方法對監測異常的傳感器進行定位，進而進行更換或者排障處理。另一類故障是過程故障，這類故障是特定原因造成的多傳感器監測異常所形成固定故障類型，具有故障表現區分明顯，類型多樣的特點。對于過程故障，其形式較于傳感器故障更加復雜。而在針對關鍵性能指標故障類型的診斷識別中，受質量無關故障的影響，容易造成誤報警的現象，并且故障原因無法識別，進而引起一系列重大生產問題。為此，需要解決兩個問題：一是針對關鍵性能指標故障類型的識別；二是針對誤報警的故障進行實時反饋。在實際生產過程中，一類過程故障通常具有特定的故障特征，可以用故障子空間來表示。一個準確的故障子空間可以通過較小的維度即能反映故障全部的特征，使得在故障識別中實時效率進一步提升，同時診斷也更加精確。本發明通過高效提取質量相關故障子空間，實現質量相關故障的有效識別。同時設計了質量無關故障子空間提取方法，使得誤報警的故障可以實時診斷，及時給出反饋。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種基于故障重構的質量相關故障診斷及誤報警反饋方法解決了現有技術中存在的問題。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：一種基于故障重構的質量相關故障診斷及誤報警反饋方法，包括以下步驟：

S1、建立改進潛結構模型；

S2、基于改進潛結構模型，構建工業過程中故障狀態的評判標準；

S3、根據故障狀態的評判標準，建立故障庫；

S4、基于故障庫，對監測故障樣本進行故障識別以及誤報警反饋；

S5、提取無法識別的監測故障樣本的故障子空間，并根據故障子空間更新故障庫。

進一步地，所述步驟S1具體為：

S1.1、采集工業過程中若干輸入數據X以及輸出數據Y，所述輸入數據X的列包括m個變量，其行包括n個采樣樣本；所述輸出數據Y的列包括p個變量，其行包括n個采樣樣本；

S1.2、設置迭代次數i＝1；

S1.3、隨機取出輸出數據Y的一列數據u_i，令第一中間系數u_old＝u_i，對數據u_i進行更新，具體為：