傳感器是橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)最前端的設(shè)備,傳感器發(fā)生故障時,其返回的錯誤數(shù)據(jù)可能會使結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)評估出現(xiàn)漏報或誤報,影響最終的評估結(jié)果。因此,在進行安全狀態(tài)評估前有必要檢測和隔離潛在的傳感器故障。論文基于多元統(tǒng)計分析的過程控制理論,建立了基于主元分析（PCA）的傳感器故障診斷方法。提出累積貢獻率法和權(quán)重統(tǒng)計量法對傳統(tǒng)主元分析法的診斷效果進行改進。為了將主元分析應(yīng)用于非線性、非高斯隨機系統(tǒng),建立了核主元分析（KPCA）方法。將改進的診斷方法應(yīng)用于實際橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng),提出分時段檢驗法,實現(xiàn)加速度傳感器的故障診斷,為確保系統(tǒng)自身的正常運營提供一個有效手段。論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:（1）基于主元分析的原理,建立傳感器故障診斷方法。針對傳統(tǒng)貢獻圖法在故障定位時容易產(chǎn)生誤判的不足,提出了累積殘差貢獻率法。通過三跨連續(xù)梁數(shù)值模擬算例分析,結(jié)果表明:主元分析法能夠識別出傳感器的4類典型故障,累積殘差貢獻率不但能更好地定位單傳感器故障,兩個傳感器同時發(fā)生故障時也能準(zhǔn)確定位。（2）針對PCA對傳感器小故障識別不明顯的弱點,提出加權(quán)統(tǒng)計量的方法。通過故障敏感因子量化PCA每個主元方向識別故障的敏感程... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
主要符號
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 故障診斷的主要內(nèi)容
    1.3 故障診斷技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r
    1.4 基于多元統(tǒng)計分析的故障診斷方法
    1.5 本文主要研究內(nèi)容
2 傳感器的故障類型與主元分析方法
    2.1 引言
    2.2 傳感器故障分類及其特性描述
        2.2.1 傳感器故障的數(shù)學(xué)模型
        2.2.2 傳感器數(shù)據(jù)的向量及矩陣表示
    2.3 主元分析方法
        2.3.1 主元分析法概述
        2.3.2 PCA的原理
        2.3.3 PCA的幾何意義
        2.3.4 PCA的高維解釋
        2.3.5 PCA建模過程
        2.3.6 主元數(shù)目的確定
    2.4 故障檢測方法
    2.5 累積殘差貢獻率故障定位法
        2.5.1 殘差貢獻圖
        2.5.2 累積殘差貢獻率
    2.6 算例分析
        2.6.1 模型及實驗方法
        2.6.2 單個傳感器故障識別
        2.6.3 兩個傳感器同時發(fā)生故障
        2.6.4 累積次數(shù)對故障定位的影響
    2.7 本章小結(jié)
3 WPCA在故障診斷中的應(yīng)用
    3.1 引言
    3.2 主元方向敏感程度分析
    3.3 故障敏感因子
        3.3.1 T2統(tǒng)計量敏感因子
        3.3.2 Q統(tǒng)計量敏感因子
    3.4 基于WPCA的傳感器故障診斷方法
        3.4.1 貝葉斯推論
        3.4.2 故障隔離方案
    3.5 故障診斷程序
    3.6 算例分析
    3.7 本章小結(jié)
4 基于KPCA的傳感器故障診斷
    4.1 引言
    4.2 核函數(shù)理論及常用核函數(shù)
    4.3 核主元分析的基本原理
    4.4 基于KPCA的故障診斷
        4.4.1 KPCA模型的建立
        4.4.2 故障檢測策略
    4.5 基于貢獻圖法的KPCA故障定位
    4.6 算例分析
    4.7 本章小結(jié)
5 故障診斷方法在實橋上的應(yīng)用
    5.1 引言
    5.2 橋梁的基本信息
    5.3 加速度傳感器故障診斷
        5.3.1 分時段檢驗
        5.3.2 不同工況對診斷結(jié)果的影響
        5.3.3 傳感器故障診斷
    5.4 本章小節(jié)
6 結(jié)論和展望
    6.1 主要工作和結(jié)論
    6.2 論文創(chuàng)新點
    6.3 后續(xù)研究工作展望
致謝
參考文獻
附錄
    A.作者攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
    B.作者攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項目


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于KPCA的監(jiān)控系統(tǒng)傳感器異常診斷方法[J]. 彭紅星,潘梨莉,趙鴻圖.  傳感器與微系統(tǒng). 2016(12)
[2]基于殘差分析的撓度傳感器故障時間定位算法[J]. 胡順仁,趙寧博,張建科.  儀器儀表學(xué)報. 2016(09)
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[4]基于自適應(yīng)粒子濾波的渦扇發(fā)動機故障診斷[J]. 黃金泉,馮敏,魯峰.  航空動力學(xué)報. 2014(06)
[5]中國橋梁工程學(xué)術(shù)研究綜述·2014[J]. 馬建,孫守增,楊琦,趙文義,王磊,馬勇,劉輝,張偉偉,陳紅燕,陳磊,康軍.  中國公路學(xué)報. 2014(05)
[6]基于PCA-SDG的水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障診斷[J]. 劉明華,南海鵬,余向陽.  排灌機械工程學(xué)報. 2013(12)
[7]一種基于小波變換與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的傳感器故障診斷方法[J]. 趙勁松,李元,邱彤.  清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2013(02)
[8]基于功率譜分析的機械故障免拆檢測裝置設(shè)計[J]. 李紹令,張磊,張漫,常華.  儀表技術(shù)與傳感器. 2012(07)
[9]基于PCA和SDG的傳感器故障診斷方法研究及應(yīng)用[J]. 高東,吳重光,張貝克,馬昕.  系統(tǒng)仿真學(xué)報. 2011(03)
[10]傳感器的故障診斷技術(shù)研究[J]. 何富君,劉小磊,盧曉昭,塔月月.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2010(26)

博士論文
[1]基于健康監(jiān)測系統(tǒng)的橋梁結(jié)構(gòu)承載能力評估關(guān)鍵問題研究[D]. 廖威.華南理工大學(xué) 2016
[2]基于健康監(jiān)測的鋼橋面板疲勞壽命評估[D]. 李星新.中南大學(xué) 2012
[3]基于車致振動響應(yīng)的鐵路橋梁損傷識別方法研究[D]. 付春雨.西南交通大學(xué) 2011
[4]基于現(xiàn)場總線的大跨空間結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)研究[D]. 盧偉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[5]基于城市橋梁集群監(jiān)測平臺的系桿拱橋健康監(jiān)測研究[D]. 李毅.浙江大學(xué) 2010
[6]基于模型的故障診斷方法研究及在航天中的應(yīng)用[D]. 邵繼業(yè).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009

碩士論文
[1]橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)傳感器自診斷方法研究[D]. 羅浩恩.重慶大學(xué) 2016
[2]基于協(xié)整和多變量控制圖的大型橋梁結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)評估方法研究[D]. 秦平.重慶大學(xué) 2015
[3]基于多元統(tǒng)計分析的過程系統(tǒng)故障診斷方法研究[D]. 劉美玲.南京理工大學(xué) 2013
[4]傳感器失效船舶定位控制重構(gòu)容錯方法研究[D]. 陳善瑤.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[5]大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋健康監(jiān)測研究[D]. 張治軍.長安大學(xué) 2012
[6]基于PCA的混合化工過程故障診斷系統(tǒng)研究[D]. 任偉.青島科技大學(xué) 2011
[7]主元分析及在故障傳感器數(shù)據(jù)重構(gòu)的應(yīng)用[D]. 何孝清.東北大學(xué) 2010
[8]基于數(shù)據(jù)分析的傳感器故障診斷方法研究[D]. 馬彩君.中國石油大學(xué) 2007



本文編號：3178107