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专利号: 2016108634269
申请人: 宁波大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-04-03
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于非线性相似度指标的故障分类诊断方法,其特征在于,包括以下步骤:(1):收集生产过程正常运行状态下的采样数据,组成数据矩阵X0∈Rn×m,收集生产过程在不同故障操作状态下的采样数据,组成不同的参考故障数据集 其中,n为训练样本数,m为过程测量变量数,下标号c=1,2,…,C表示第c种参考故障类型,Nc为第c种故障的可用样本数,R为实数集,Rn×m表示n×m维的实数矩阵;

(2):对矩阵X0进行标准化处理,得到均值为0,标准差为1的新数据矩阵 并利用矩阵X0的均值向量与标准差向量对Xc进行同样的处理,得到矩阵 然后初始化c=1与i=1;

(3):按下式计算 中第i个测量变量与 中第i个测量变量的变化差异:上式中, 与 分别为矩阵 与 中的第i列,E表示期望值,非二次函数G(v)=log cosh(v),v为函数G的自变量,即上式中的 或(4):令i=i+1,若满足条件i≤m,返回至步骤(3);反之,将得到的m个测量变量间的变化差异值组成向量Jc=[J1,J2,…,Jm];

(5):再次初始化i=1后,从向量Jc中找出数值大于Q(Jc)的所有元素,将这些元素所对应的变量标号组成第c种参考故障类型的特征变量集Fc,并利用Fc从参考故障数据矩阵中挑选出相应变量组成新参考故障数据矩阵 其中,Q(Jc)表示计算向量Jc的较大四分位数,即Jc中所有数值由小到大排列后第75%的数值;

(6):令c=c+1,若c≤C,返回至步骤(3);反之,保存得到的C个特征变量集F1,F2,…,FC以及新参考故障数据矩阵(7):当在线检测到的故障数据样本数积累到w时,先利用矩阵X0的均值向量与标准差向量对该在线故障数据窗口矩阵Yw进行标准化处理得到 后利用特征变量集F1,F2,…,FC对分别进行变量选择得到矩阵(8):先分别从各参考故障数据矩阵 中选择前w行样本组成相应的参考故障窗口矩阵 后利用非线性相似度分析算法分别计算两对应窗口矩阵 与间的非线性相似度指标 其中c=1,2,…,C,计算非线性相似度指标的具体步骤如下所示:①将矩阵 与 组合成一个矩阵 即:

其中,q为 矩阵中变量个数,也等于特征变量集Fc中元素的个数,行向量zj表示矩阵中的第j行,下标号j=1,2,…,2w;

②按照下式计算核矩阵 中第j行第k列的元素:

2

其中,下标号k=1,2,…,2w,参数δ=5q;

③计算核矩阵 所有大于0.0001的特征值,得到λ1,λ2,…,λA,其中,A为大于0.0001的特征值个数;

④按照下式计算非线性相似度指标

其中,下标号a=1,2,…,A;

(9):将 中的最小值所对应的参考故障类型判别为当前故障数据的故障类型;

(10):当下一个故障数据样本可测量时,数据窗口长度变为w=w+1,重复步骤(8)~(9)重新识别故障类型。