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专利号: 2019102424186
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于数据域描述的可变控制限故障检测方法,其特征在于,具体包括:

11.建立离线故障检测模型,生成具有软边界的超球体:

111.假设所检测的对象包含d个传感器或变量,离线数据集共包含n个正常样本和m个故障样本,分别组成正常样本矩阵X=[x1,x2,…,xn]T∈Rn×d以及故障样本矩阵Y=[y1,y2,…,ym]T∈Rm×d;

112.对正常样本和故障样本分别计算局部可达密度,对正常样本xi,其局部可达密度如式(1):其中,Nk(xi)代表正常样本xi的k个近邻组成的集合, 为高斯核映射,其内积满足式(2):其中,s为高斯核函数带宽,RDk(a,b)为样本a到样本b的可达距离,定义如式(3):RDk(a,b)=max(||a-a(k)||,||a-b||)         (3)(k)

其中,a 代表距离样本a第k近的邻居;

113.采用LRD加权的带负样本的SVDD方法,生成具有软边界的超球,基于式(4)所示的含约束的对偶问题:其中,ci和dj分别为样本xi和yj的局部可达密度;

114.通过序列最小最优化算法进行求解式(4),得到一组最优的α,β,任选一个0<αi<ci对应的样本xi,将其记做xsv;

12.基于故障检测统计量确定可变控制限策略:

121.对于待检测的样本zl,故障检测统计量定义如式(5)所示:故障检测统计量表示样本zl与超球球心a的距离与超球体半径R的关系;

122.给定一个自然数w,采用式(6)定义待检测的样本zl平均检测统计量:

123.可变控制限策略为:

初始控制限设置为ρ>0;

将控制限切换为σ<0;

将控制限切换为ρ>0;

13.在线故障检测:

对于待检测样本zi,计算T(zi);

根据可变控制限策略,确定当前控制限θ(θ=ρ或θ=σ);

如果T(zi)≤θ,则判断zi正常,否则,判断zi为故障样本。

2.如权利要求1所述的基于数据域描述的可变控制限故障检测方法,其特征在于,采用数值仿真,将正常样本数据和故障样本数据生成如式(7)所示的模型:其中,x代表正常样本,y代表故障样本,e1~e4服从零均值正态分布并相互独立,e1,e2标准差为1.5,e3,e4标准差为1,首先进行离线建模,基于该模型产生3000个正常样本和500个故障样本,采用以下参数进行离线模型的训练:LRD邻居数量k=3,高斯核函数带宽s=5。