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专利号: 2020101640922
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:

1.一种基于证据K近邻的多工况流程工业过程故障检测方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1:获取工业过程的正常历史工况数据,将此正常历史工况数据作为训练集,对此训练集进行标准化,计算标准化后的值;

步骤2:通过聚类算法,将标准化后的训练集划分为多个正常工况;

步骤3:根据相关度准则,确定证据信息,由于每个训练样本都携带证据信息,因此得出每个训练样本与每个正常工况的相关度,进而建立证据信息库;证据信息库是所有正常样本所携带证据信息的集合;

步骤4:根据每个训练样本的局部密度,计算训练样本的折扣因子γi,使故障边界适应训练样本的局部特征;

步骤5:对待测数据进行标准化,并在训练集中找出距离待测数据最近的k个样本;

步骤6:根据D-S证据理论Dempster’s整合规则,将步骤5中的k个样本的证据信息进行合成,得到故障检测结果。

2.根据权利要求1所述的基于证据K近邻的多工况流程工业过程故障检测方法,其特征在于 :在步骤1中 ,根据公式 (1) ,计算标准化后的值 ,正常工况数据集n为正常工况样本的个数,i代表第i个样本,p为每个样本的维度:

j j

其中, 是实际值, 是变量x的最大值, 是变量x的最小值, 是标准化后的值,j表示样本维度。

3.根据权利要求1所述的基于证据K近邻的多工况流程工业过程故障检测方法,其特征在于:所述步骤2中的聚类算法为K均值聚类法、高斯混合模型聚类法、密度峰值聚类法中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的基于证据K近邻的多工况流程工业过程故障检测方法,其特征在于:所述步骤3中的相关度准则为欧氏距离、马氏距离、局部密度中的一种或两种方法的组合。

5.根据权利要求1所述的基于证据K近邻的多工况流程工业过程故障检测方法,其特征在于:在步骤3中,根据公式(2),为每个训练样本计算证据信息:其中,q表示第q个正常工况,diq为第i个样本与第q个正常工况的相关度,c表示总的正常工况数量; 表示第i个样本与所有工况相关度的总和,mi({ωq})表示第i个样本属于第q个正常工况的概率。

6.根据权利要求1所述的基于证据K近邻的多工况流程工业过程故障检测方法,其特征在于:在步骤4中,根据公式(3),计算训练样本的折扣因子γi:其中,Di是样本xi与距离样本xi最近的k训练样本之间的距离组合成的集合,ε是quantile函数内的参数。

7.根据权利要求1所述的基于证据K近邻的多工况流程工业过程故障检测方法,其特征在于:在步骤6中,包括以下步骤:步骤6.1:根据公式(4),计算自适应折扣因子γs:其中,λ用来调整γs的大小,γi为训练样本的折扣因子;

步骤6.2:根据公式(5),计算训练样本的权重值:

其中,di表示待测样本与训练样本的欧氏距离,γs为自适应折扣因子;

步骤6.3:根据公式(6),计算待测样本从属于每个工况的mass函数:其中,α为训练集的置信度,mi(A)为待测样本的证据信息; 表示距离待测样本最近的K个训练样本的索引集合,dsi表示待测样本与训练样本之间的距离;

步骤6.4:根据公式(7)、(8)、(9),合成mass函数,得出诊断结果;

其中,K1为标准化因子,ms(Ω)表示测试样本故障概率,ms({ωq})表示测试样本从属于每个工况的概率。