1.一种基于序列相关局部保持投影算法的故障监测方法,其特征在于,包括以下步骤:首先,离线建模阶段包括如下所示步骤(1)至步骤(7);
步骤(1):在生产过程正常运行状态下,按照采样时间先后依次采集n个样本数据组成n×m
矩阵X∈R ,并计算矩阵X中各行向量的均值向量μ与标准差向量δ,其中m为测量变量的总n×m
个数、R为实数集,R 表示n×m维的实数矩阵;
步骤(2):利用均值向量μ与标准差向量δ对矩阵X中各行向量实施标准化处理,从而得到矩阵 其中 为标准化处理后的数据向量,i=1,2,…,n,上标号T表示矩阵或向量的转置;
步骤(3):设置自相关阶数为d,按照如下所示公式①分别构造Future矩阵XF与Past矩阵XP:
步骤(4):设置投影变换向量个数为A与近邻阶数为k,根据如下所示步骤(4.1)至步骤(4.5)求解得到A个投影变换向量p1,p2,…,pA后,即可建立模型: 其中得分矩阵 载荷矩阵P=[p1,p2,…,pA]、误差矩阵步骤(4.1):根据如下所示公式②计算毗邻矩阵W中第i行第j列元素Wij:上式中,i=1,2,…,n、j=1,2,…,n;
n×n
步骤(4.2):计算矩阵L=D‑W,其中对角矩阵D∈R 对角线上的元素为毗邻矩阵W中各列向量之和,并初始化a=1与初始化βa为任意一个d×1维的实数向量;
步骤(4.3):根据公式 计算矩阵G后,判断是否满足条件:a<2;若是,则求解特征值问题: 最大特征值λ所对应的特征向量pa;若否,则求解特征值问题: 最大特征值所对应的特征向量pa;其中,Im表示m×m维的单位矩阵、符号 表示Kronecker乘法、(a‑1)
A =[p1,p2,…,pa‑1]、步骤(4.4):对pa实施归一化处理 并求解特征值问题Hβa=ηβa最大特征值η对应的特征向量βa,其中 Id表示d×d维的单位矩阵;
步骤(4.5):对βa实施归一化处理 后,判断βa是否收敛;若否,则返回步骤(4.3);若是,则得到第a个投影变换向量pa,并执行步骤(4.6);
步骤(4.6):判断是否满足条件:a<A;若是,则置a=a+1后,初始化βa为任意一个d×1维的实数向量,再返回步骤(4.3);若否,则得到A个投影变换向量p1,p2,…,pA;
T
步骤(5):根据公式Λ=SS/(n‑1)计算协方差矩阵Λ后,利用主元分析算法对误差矩阵E实施分解: 其中U表示主元得分矩阵、V表示主元载荷矩阵、表示主元误差矩阵;
‑1 T ‑1 T
步骤(6):根据公式ψ=diag{SΛ S}、ξ=diag{UΘ U}、和 分别计算监测指标向量ψ、ξ、和Q,其中diag{}表示将矩阵对角线上的元素变成向量的操作;
步骤(7):分别将监测指标向量ψ、ξ、和Q中第n/100个最大元素记做监测指标上限ψlim、ξlim、和Qlim;
其次,在线故障监测阶段包括如下所示步骤(8)至步骤(11);
m×1
步骤(8):采集最新采样时刻的样本数据xnew∈R ,并利用均值向量μ与标准差向量δ对xnew实施标准化处理得到向量步骤(9):根据公式 unew=enewV、和分别计算得分向量snew、误差向量enew、主元得分向量unew、和主元误差向量‑1 T ‑1 T
步骤(10):根据公式ψnew=snewΛ snew、ξnew=unewΘ unew 、 分别计算出监测指标ψnew、ξnew、和Qnew的具体数值;
步骤(11):判断是否满足条件:ψnew≤ψlim且ξnew≤ξlim且Qnew≤Qlim;若是,则当前采样时刻过程正常运行,返回步骤(8)继续实施对下一采样时刻数据的监测;若否,则当前采样时刻过程进入异常工况状态。