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专利号: 2015103776127
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.列车空调故障的多标签诊断方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1、根据列车空调制冷系统工作原理及常见制冷空调故障,确定出列车空调的主要故障类型,并构建列车空调制冷系统故障诊断模型;

步骤2、经步骤1构建好列车空调制冷系统模型后,进行数据采集和人工标注,并获取训练样本集合;

步骤3、核函数与最优参数的选择;

步骤4、形成列车空调机组故障多标签诊断模型;

步骤5、利用步骤4得到列车空调机组故障多标签诊断模型进行列车空调机组故障诊断。

2.根据权利要求1所述的列车空调故障的多标签诊断方法,其特征在于,所述步骤1中列车空调的主要故障类型如下:制冷剂泄露、蒸发器污垢、冷凝器污垢、有不凝性气体和压缩机停机;

在出现不同的故障时,列车空调机组的运行参数变化幅度不同,经数据分析,得到列车空调机组正常和各故障状态对应的判断参数对各故障的变化特征对应表;

选择特征向量Xi={压缩机吸气压力,压缩机排气压力,压缩机吸气温度,压缩机排气温度,机组实际制冷量}作为列车空调机组故障诊断模型的输入。

3.根据权利要求1所述的列车空调故障的多标签诊断方法,其特征在于,所述步骤2具体按照以下步骤实施:步骤2.1、在列车空调机组上设置多处采集测点,在模拟制冷剂泄露、蒸发器污垢、冷凝器污垢、有不凝性气体和压缩机停机五种故障和正常运行工况下,进行数据采集;

采集的数据主要分为温度参数、压力参数和湿度参数三类共9个参数,具体如下:温度参数4个:列车空调机组进口空气干球温度,列车空调机组出口空气干球温度,压缩机吸气温度,压缩机排气温度;

压力参数3个:压缩机吸气压力,压缩机排气压力,列车空调机组出口压差;

湿度参数2个:机组进口空气相对湿度,机组出口空气相对湿度;

步骤2.2、将步骤2.1中设置的所有采集测点的名称、代号、传感器类型和安装位置进行列表;

压缩机吸气压力和排气压力分别由压缩机进口压力和压缩机出口压力测点获得;

压缩机吸气温度和压缩机排气温度分别由压缩机进口温度和压缩机出口温度测点获得;

列车空调机组进口空气干球温度、列车空调机组进口空气相对湿度、列车空调机组出口空气干球温度和列车空调机组出口空气相对湿度分别由列车空调机组进口空气温度、列车空调机组进口空气湿度、列车空调机组出口空气温度、列车空调机组出口空气湿度测点获得;

列车空调机组出口压差由风道压差测点获得;

步骤2.3、基于步骤2.1和步骤2.2结合的数据采集方案,采集列车空调机组在以上五种故障和正常运行工况下各测点的值,并由列车空调机组进口空气温度、列车空调机组进口空气湿度计算出列车空调机组进口空气的焓值,由列车空调机组出口空气温度、列车空调机组出口空气湿度计算出出口空气的焓值;进而用空气进、出口焓值及空气风量计算出空调机组的实际制冷量,从而得到形如特征向量Xi={压缩机吸气压力,压缩机排气压力,压缩机吸气温度,压缩机排气温度,机组实际制冷量}的样本数据,并人工标注故障类型标号Yi={1,2,3,4,5,6},分别代表六种类型Yi={正常运行工况,制冷剂泄露,蒸发器污垢,冷凝器污垢,有不凝性气体,压缩机停机}。

4.根据权利要求1所述的列车空调故障的多标签诊断方法,其特征在于,所述步骤3中采用的核函数是高斯核函数: 其中,x和z为输入特征向量;

最优的惩罚参数C和核参数σ,利用粒子群算法寻优得到。

5.根据权利要求1所述的列车空调故障的多标签诊断方法,其特征在于,所述步骤4具体按照以下步骤实施:采用一对多的多标签故障诊断算法,针对六种不同故障状态分别构造出六个临近支持向量机分类器;

获得第k个分类器的主要步骤如下:

步骤a、将具有第k类标签的所有训练样本作为正类,其余的样本作为负类,利用所有训练样本构建矩阵Ak,具体如下式:Ak={x1 … xi … xN}′ (1);

步骤b、利用每个样本对应的新类别构建对角矩阵Dk,其中对角元素为每个样本对应的当前类别,具体如下式:令 Gk=Dk[K(Ak,A′k)-e]其中e=(1,1,...,1)′1×N,则得到:其中,v∈R;

步骤c、利用步骤b得到的结果,得到分类模型,具体如下式:yk=sign((K(x,A′ k)K(Ak,A′k)+e′)Dkvk) (4);

其中,

重复利用上述三个小步骤,就能偶得到所有六个分类器;

这六个分类器就构成了列车空调机组故障多标签诊断模型。

6.根据权利要求1所述的列车空调故障的多标签诊断方法,其特征在于,所述步骤5具体按照以下步骤实施:利用步骤4得到列车空调机组故障多标签诊断模型进行列车空调机组故障诊断;诊断状态包括:正常运行工况、制冷剂泄露、蒸发器污垢、冷凝器污垢、有不凝性气体和压缩机停机故障,具体按照以下步骤实施:步骤5.1、利用步骤2的数据采集方案采集到列车空调在以上工况下各测点的值,并由列车空调机组进口空气温度、列车空调机组进口空气湿度计算出列车空调机组进口空气的焓值;

由列车空调机组出口空气温度、列车空调机组出口空气湿度计算出口空气的焓值;

进而用空气进、出口焓值及空气风量计算出空调机组的实际制冷量,从而得到形如特征向量x={压缩机吸气压力,压缩机排气压力,压缩机吸气温度,压缩机排气温度,机组实际制冷量}的输入向量;

步骤5.2、将步骤5.1得到的数据作为列车空调机组故障多标签诊断模型的输入;

列车空调机组故障多标签诊断模型即步骤5中得到六个PSVM分类器模型;

采用故障类型标号y={1,2,3,4,5,6}表示,分别代表六种工况类型:正常运行工况,制冷剂泄露,蒸发器污垢,冷凝器污垢,有不凝性气体,压缩机停机;

经步骤5.1得到的输入向量依次输入到这六个分类模型yk=sign((K(x,A′ k)K(Ak,A′k)+e′)Dkvk)中,得到诊断结果向量为(y1,y2,...,y6);

若其中某几个yk为1时,就诊断其具有哪几种故障。