[發(fā)明專利]一種復(fù)雜非平穩(wěn)過程的質(zhì)量相關(guān)故障檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110335505.3
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113050606A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡昌華;孔祥玉;王曉兵;羅家宇;楊治艷
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學(xué)
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 西安正華恒遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61271
• 代理人: 傅曉

1.一種復(fù)雜非平穩(wěn)過程的質(zhì)量相關(guān)故障檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、利用ADF檢驗(yàn)獲取檢測過程中平穩(wěn)變量和非平穩(wěn)變量；

S2、利用協(xié)整模型建立所述非平穩(wěn)變量的線性組合，提取非平穩(wěn)變量的平穩(wěn)殘差序列矩陣；

S3、將所述步驟S2提取的平穩(wěn)殘差序列矩陣與所述步驟S1中的平穩(wěn)變量進(jìn)行融合，得到輸入數(shù)據(jù)矩陣；

S4、利用原始質(zhì)量數(shù)據(jù)和所述步驟S3得到的輸入數(shù)據(jù)矩陣建立改進(jìn)的偏最小二乘模型；

S5、利用所建立的偏最小二乘模型對質(zhì)量相關(guān)故障進(jìn)行檢測。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜非平穩(wěn)過程的質(zhì)量相關(guān)故障檢測方法，其特征在于，所述S1中的平穩(wěn)變量和非平穩(wěn)變量表達(dá)式為：

其中，N為樣本數(shù)，X_u為非平穩(wěn)變量矩陣，x_u,v為非平穩(wěn)變量，v為非平穩(wěn)變量的個(gè)數(shù)；X_s為平穩(wěn)變量矩陣，x_s,h為平穩(wěn)變量，h為平穩(wěn)變量的個(gè)數(shù)，為實(shí)數(shù)集。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)雜非平穩(wěn)過程的質(zhì)量相關(guān)故障檢測方法，其特征在于，所述步驟S2具體為：

S21、對步驟S1獲取的非平穩(wěn)變量建立協(xié)整模型；

S22、利用協(xié)整模型清除非平穩(wěn)變量中所有非平穩(wěn)特征趨勢，得到非平穩(wěn)變量的平穩(wěn)特征信息；

S23、將步驟S22中得到的平穩(wěn)特征信息進(jìn)行線性組合，得到非平穩(wěn)變量的平穩(wěn)殘差序列矩陣。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)雜非平穩(wěn)過程的質(zhì)量相關(guān)故障檢測方法，其特征在于，所述步驟S21中的協(xié)整模型表示為：

其中，γ_ti為非平穩(wěn)變量經(jīng)過協(xié)整后獲得的平穩(wěn)殘差序列矩陣，為協(xié)整向量，R為協(xié)整向量的個(gè)數(shù)，t為時(shí)間序列，T為轉(zhuǎn)置符號，m為協(xié)整向量索引。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)雜非平穩(wěn)過程的質(zhì)量相關(guān)故障檢測方法，其特征在于，所述步驟S2中的平穩(wěn)殘差序列矩陣表示為：

其中，γ_u,R為非平穩(wěn)變量的平穩(wěn)特征。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)雜非平穩(wěn)過程的質(zhì)量相關(guān)故障檢測方法，其特征在于，所述步驟S3中輸入數(shù)據(jù)矩陣表示為：

X_c＝[Υ_u,X_s]；

其中，X_c為輸入數(shù)據(jù)矩陣。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)雜非平穩(wěn)過程的質(zhì)量相關(guān)故障檢測方法，其特征在于，所述步驟S4具體為：

S41、令測試數(shù)據(jù)X＝X_c，計(jì)算測試數(shù)據(jù)X與原始質(zhì)量數(shù)據(jù)Y的回歸系數(shù)矩陣M，利用所述回歸系數(shù)矩陣將原始質(zhì)量數(shù)據(jù)分解為與輸入數(shù)據(jù)矩陣相關(guān)數(shù)據(jù)和與輸入數(shù)據(jù)矩陣非相關(guān)數(shù)據(jù)

其中，回歸系數(shù)矩陣T為轉(zhuǎn)置符號，為廣義逆符號，l為主元個(gè)數(shù)；

S42、對MM^T進(jìn)行SVD分解得到和即分別計(jì)算由非平穩(wěn)變量的平穩(wěn)特征的特征值對應(yīng)的特征向量所張成的兩個(gè)正交投影子空間，即是

其中，和分別表示由特征值對應(yīng)的特征向量所張成的兩個(gè)正交投影子空間，M^T為系數(shù)矩陣M的轉(zhuǎn)置，為前l(fā)個(gè)特征值所對應(yīng)的特征向量、為剩余特征值所對應(yīng)的特征向量，span{M}為空間、span{M}^⊥為空間span{M}的正交空間，為經(jīng)過SVD分解后非平穩(wěn)變量的平穩(wěn)特征的特征值組成的對角矩陣；

S43、將測試數(shù)據(jù)X向和進(jìn)行投影，得到關(guān)于測試數(shù)據(jù)質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)集和質(zhì)量非相關(guān)數(shù)據(jù)集

S44、建立偏最小二乘模型，表示為：

其中，