本文關(guān)鍵詞：基于k近鄰的復(fù)雜工業(yè)過程故障診斷方法研究

  更多相關(guān)文章： 故障檢測 故障隔離 故障重構(gòu) k近鄰 隨機(jī)投影 PCA

【摘要】：保證現(xiàn)代復(fù)雜工業(yè)過程安全且有效地運(yùn)行對于提高產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要,故障診斷技術(shù)是提升控制系統(tǒng)可靠性、安全性,保證過程穩(wěn)定運(yùn)行的有效手段之一。隨著信息技術(shù)的發(fā)展,數(shù)據(jù)采集和存儲成本降低,工業(yè)過程積累了海量的數(shù)據(jù),促使基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的故障診斷方法在近二十多年中取得了長足發(fā)展,其中多變量統(tǒng)計過程監(jiān)控方法成為研究熱點之一,產(chǎn)生了許多理論研究成果,也得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的多變量統(tǒng)計過程監(jiān)控方法假設(shè)過程數(shù)據(jù)采集自穩(wěn)定的單一工況、服從高斯分布、變量之間滿足線性關(guān)系等。但是,隨著工業(yè)過程的復(fù)雜化,所獲得的過程測量數(shù)據(jù)常常不滿足上述假設(shè)。面對復(fù)雜的工況過程,本文以經(jīng)典的k近鄰規(guī)則為主要方法,開展基于k近鄰方法的故障檢測、故障隔離和故障重構(gòu)等問題的研究。全文的主要研究內(nèi)容如下：(1)針對過程數(shù)據(jù)分布復(fù)雜且變量維數(shù)較高時的故障檢測問題,提出利用隨機(jī)投影和k近鄰相結(jié)合的快速故障檢測方法,該方法首先利用隨機(jī)投影對數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理,相較于PCA(Principle Component Analysis)降維方法,隨機(jī)投影能夠在降維的同時保持樣本之間的距離近似不變,可以與k近鄰檢測算法很好地結(jié)合,不但能夠降低計算復(fù)雜度,同時在隨機(jī)子空間中也能保證k近鄰算法的故障檢測性能。(2)針對多傳感器故障隔離問題,提出了一種新的基于k近鄰的故障隔離方法。傳統(tǒng)的多變量統(tǒng)計過程監(jiān)控方法的框架下,故障隔離主要采用貢獻(xiàn)分析方法,如貢獻(xiàn)圖、局部分解貢獻(xiàn)和基于重構(gòu)的貢獻(xiàn)等方法。然而,這些主要的貢獻(xiàn)分析方法都受到故障污染效應(yīng)影響,容易導(dǎo)致誤隔離,即將未受故障直接影響的傳感器錯誤地判定為故障傳感器。另外,這些主要的貢獻(xiàn)分析方法對多個傳感器故障不具備可隔離性。本文提出基于k近鄰的多傳感器故障隔離方法,在原始測量空間根據(jù)樣本與近鄰之間累計距離定義了新的故障貢獻(xiàn)指標(biāo),從而避免故障污染問題,而且對有多個測量變量受故障影響或多傳感器故障具有可隔離性。(3)針對故障重構(gòu)問題,分析了一類代表性的故障重構(gòu)方法,即基于PCA的故障重構(gòu)和估計方法,通過理論分析和實驗驗證指出該方法在特定情況下并不能夠唯一地隔離出真實受故障直接影響的傳感器,特別是當(dāng)故障影響一個或多個傳感器致使這些傳感器的測量值出現(xiàn)明顯的偏差,導(dǎo)致測量變量間的相關(guān)關(guān)系發(fā)生變化時,基于PCA的重構(gòu)方法無法給出唯一的隔離結(jié)果。另外,該方法對故障幅值的估計精度也不高。針對這些不足之處,嘗試從k近鄰回歸的角度解決重構(gòu)問題,提出了改進(jìn)型基于k近鄰回歸的故障重構(gòu)和估計方法,所提出的方法能夠處理有多個測量變量受故障影響的問題,而且對數(shù)據(jù)分布不作限制和要求,適用于非線性、非高斯過程數(shù)據(jù)。最后對全文進(jìn)行總結(jié),并探討了未來有待進(jìn)一步研究的課題和方向。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP277

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃和官;非整數(shù)故障的研究[J];電信科學(xué);1992年03期

2 張燁;吳開貴;;考慮發(fā)布后故障發(fā)現(xiàn)概率的軟件費(fèi)用模型[J];計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用;2012年01期

3 彭建;黃研;;故障預(yù)測——基于隨機(jī)過程控制的方法[J];廣播與電視技術(shù);2007年02期

4 劉偉;袁新;喬明鋒;;定時截尾試驗中故障數(shù)為零的設(shè)備MTBF評估[J];電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗;2007年01期

5 盛晟;肖明清;趙亮亮;安明;;故障Petri網(wǎng)的激發(fā)矩陣方法研究[J];儀器儀表學(xué)報;2013年01期

6 葉生;賀志勇;;多層故障代碼體系的研究與應(yīng)用[J];水力發(fā)電;2009年04期

7 呂安迪;;電腦故障數(shù)秒還原有妙法[J];廣東電腦與電訊;2001年05期

8 孫義和,徐磊,馬玉海,陳弘毅;VLSI系統(tǒng)芯片級故障模擬算法和系統(tǒng)SysFsim[J];清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1999年S1期

9 楊成林;田書林;龍兵;;改進(jìn)的故障分辨率計算公式和序替代方法[J];電子測量與儀器學(xué)報;2008年06期

10 胡進(jìn);鄺繼順;劉鐵橋;;一種新的小時延故障模擬器[J];儀器儀表學(xué)報;2012年10期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 周亮;鄺繼順;;一種高效的小時延故障波形模擬方法[A];第十四屆全國容錯計算學(xué)術(shù)會議(CFTC'2011)論文集[C];2011年

2 王秋芳;張來鳳;魏來生;;裝甲車輛試驗過程中故障統(tǒng)計分析[A];2004年全國機(jī)械可靠性學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2004年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 上海 王良;內(nèi)存不良致電腦故障數(shù)例[N];電子報;2014年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 周哲;基于k近鄰的復(fù)雜工業(yè)過程故障診斷方法研究[D];浙江大學(xué);2016年

2 李天梅;裝備測試性驗證試驗優(yōu)化設(shè)計與綜合評估方法研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

3 張正道;復(fù)雜非線性系統(tǒng)故障檢測與故障預(yù)報[D];南京航空航天大學(xué);2006年

4 戴鵬;貨車典型故障圖像識別算法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

5 張家琳;分布式計算中的共識問題研究[D];清華大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 高茜;基于JSP的長虹SF2170E故障診斷專家系統(tǒng)[D];西南交通大學(xué);2014年

2 劉學(xué);GQL321型伴隨橋故障數(shù)顯決策平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[D];山東大學(xué);2015年

3 李雪映;柴油發(fā)動機(jī)可靠性評價研究及系統(tǒng)開發(fā)[D];山東大學(xué);2015年

4 谷曉娣;可測性評估定量建模技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 魯傳武;數(shù)字電路的故障模型和故障壓縮方法研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2007年

6 卜伶俐;故障信息分析及糾正措施系統(tǒng)開發(fā)[D];哈爾濱理工大學(xué);2008年

7 都業(yè)濤;一種適用于IETM的故障維修系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

8 鄔明鳴;以可靠性為中心的設(shè)備管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D];南昌大學(xué);2012年

9 蔣益群;模擬電路仿真中的故障建模技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2007年

10 譚蘭芳;面向單粒子效應(yīng)的軟件故障注入技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

，

本文編號：1258847