[發明專利]基于改進NSGA-II算法二回路系統傳感器布置方法

在審

• 申請號: 202210478655.4
• 申請日: 2022-05-05
• 公開（公告）號: CN114970056A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 曾春陽;朱小良;邢天陽;姜牧笛
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/27;G06N3/12;G06F111/06
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 郝雅潔

1.一種基于改進NSGA-II算法二回路系統傳感器布置方法，其特征在于，包括：

S1、獲得不同故障類型對各測點對應的測點變量的影響關系；

S2、建立二回路系統的符號有向圖模型，根據所述影響關系，獲得所述符號有向圖模型的故障-測點相關性矩陣D＝(d_ij)_m×n，n為測點變量個數，m為故障個數，d_ij為矩陣中的元素，表示為：

考慮傳感器對故障的實際檢測能力，獲得改進的故障-測點相關性矩陣：

D^*＝{d_ij^*}＝{d_ij·I_ij}

I_ij為測點s_j處布置的傳感器對故障f_i的檢測能力系數，表達式為：

上式中，SNR_j表示測點s_j處布置的傳感器的信噪比；V_ij、TTD_ij、TTF_ij、SyD_ij分別表示測點s_j處布置的傳感器對故障f_i的檢測靈敏度、對故障f_i的檢測時間、對于故障f_i的失效時間、能檢測到故障f_i的征兆的持續時間；

S3、基于所述改進的故障-測點相關性矩陣，建立以傳感器總布置成本最小、漏檢造成的危害程度總和最小、故障檢測不可靠性最小為目標，以被檢測系統的故障檢測率及故障隔離率達標、每個測點上能夠布置的傳感器數量存在上限為約束條件的傳感器優化布置問題的多目標優化模型；

S4、采用改進NSGA-II算法對所述多目標優化模型求解，得到Pareto解集，即獲得若干待決策的傳感器布置方案；

S5、采用多目標決策分析方法對所述Pareto解集進行評價決策，獲得綜合最優解，即為最優傳感器布置方案。

2.根據權利要求1所述的基于改進NSGA-II算法二回路系統傳感器布置方法，其特征在于，所述多目標優化模型的目標函數：

M＝{M₁,M₂,M₃}＝min{C_s,S_s,R_s}

目標一C_s為系統總成本，x_j為測點s_j處布置的傳感器的數量，c_j為在測點s_j處布置x_j個傳感器所需的成本，n為測點總數；

目標二S_s為漏檢造成的危害程度總和，λ_j為測點s_j處傳感器的失效概率，d_ij^*是改進的故障—測點相關性矩陣中的元素，p_FD_i為故障f_i未被傳感器檢測到的概率，h_i為故障f_i造成的危害程度，p_i為故障發生的概率；m為故障總數；

目標三

其中，R_s表征系統的故障檢測不可靠性，值越小，代表系統可靠性越高。

3.根據權利要求2所述的基于改進NSGA-II算法二回路系統傳感器布置方法，其特征在于，所述多目標優化模型的目標函數的約束條件：

約束條件一：系統的故障檢測率不小于規定的故障檢測率P_FD：

約束條件二：系統的故障隔離率不小于規定的故障隔離率P_FI：

約束條件三：

X＝[x₁,x₂,…,x_n]為系統中布置的傳感器數量向量，x_j為測點s_j處布置的傳感器的數量，向量Q＝[q₁,q₂,…,q_n]表示X的上限向量，q_j為x_j的上限值，N為非負整數集合。