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专利号: 2020108979947
申请人: 江南大学
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:2024-11-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于多块信息提取和马氏距离的故障监测方法,用于对TE过程中的故障进行监测,包括如下步骤:

步骤S12、获取原始正常工况数据集X0及待测样本x,对所述原始正常工况数据集X0进行标准化处理得到原始正常工况标准数据集 及对待测样本x进行标准化操作得到待测标准样本xμ;

步骤S14、对所述原始正常工况标准数据集 进行多块信息提取,得到第一子块信息数据集和第二子块信息数据集,及对待测标准样本xμ进行多块信息提取,得到第三子块信息和第四子块信息

步骤S16、分别求取原始正常工况标准数据集 第一子块信息数据集和、第二子块信息数据集、待测标准样本xμ、第三子块信息 和第四子块信息 的统计量,并求取原始正常工况标准数据集 第一子块信息数据集和第二子块信息数据集的控制限;

步骤S18、根据贝叶斯推断,将待测标准样本xμ、第三子块信息 和第四子块信息 的监测结果融合为 统计量并判断是否故障;

其中,所述步骤S18具体包括:根据各数据集 的 统计量和控制限,采用第六数学模型计算该数据集 中该样本为故障样本的概率 其中,采用的第六数学模型为:式中, 中i为1、2、3, 为待测标准样本xμ, 为第三子块信息 第四子块信息 为故障样本条件下数据集 的似然函数, 为正常样本条件下数据集 的似然函数, 是正常样本的先验概率, 是故障样本的先验概率;

根据该数据集 中该样本为故障样本的概率 及故障样本条件下数据集的似然函数 确定 统计量,其中,采用的第七数学模型为:式中, 统计量控制限为1‑β;

根据该样本为故障样本的概率 及 统计量确定待测样本是否故障,当统计量超过控制限时,则认为该监测样本发生了故障。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对所述原始正常工况数据集X0进行标准化处理得到原始正常工况标准数据集 采用的第一数学模型为:m×n *

其中,x表示原始正常工况数据集X0∈R 中的一个样本,x 表示样本x经过标准化后处理后得到的原始正常工况标准数据集 中对应的样本,mean(X0)表示原始正常工况数据集X0按行求均值得到的均值向量,std(X0)表示原始正常工况数据集X0按行求标准差得到的标准差向量,m代表样本维数,n代表样本个数;所述原始正常工况数据集X0为矩阵。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对所述原始正常工况标准数据集 进行多块信息提取,得到第一子块信息数据集和第二子块信息数据集,包括:Int

从原始正常工况标准数据集 中提取累计信息数据集D ,采用的第二数学模型为:Dif

从原始正常工况标准数据集 中提取变化率信息数据集D ,采用的第三数学模型为:Int Int

其中, 为累计信息数据集D 中的第i个样本,由于累计信息数据集D 的获取需要Int m×(n‑T)

前置样本,前T个样本点无法提取出累计信息数据集,故D ∈R ,  为变化率信息Dif Dif m×(n‑T)数据集D 中第i个样本,D ∈R 。

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述分别求取原始正常工况标准数据集第一子块信息数据集、第二子块信息数据集、待测标准样本xμ、第三子块信息 和第四子块信息 的统计量,包括:

Int Dif

分别对 累计信息数据集D 、变化率信息数据集D 、待测标准样本xμ、第三子块信息 及第四子块信息 采用马氏距离故障监测方法建模,得到各数据集的第i个样本的统计量 采用的第四数学模型为:其中,统计量 为各数据集的第i个样本的统计量。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述求取原始正常工况标准数据集 第一子块信息数据集和第二子块信息数据集的控制限,包括:根据核密度估计方法和置信度确定各数据集的控制限 采用的第五数学模型为:其中,xi是数据集中待测统计量的第i个样本,x是 中的元素, 是样本xi在其补集2

上的k近邻样本集,d(xi,x)表示样本xi、x间马氏距离的平方。

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据该样本为故障样本的概率及 统计量确定待测样本是否故障,包括:当 统计量大于等于故障样本的概率 时,则确定待测样本发生了故障。

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,故障样本条件下数据集 的似然函数正常样本条件下数据集 的似然函数 的求取模型为:其中 分别表示待测样本在第i个子块上的统计量和控制限。

8.基于多块信息提取和马氏距离的故障监测系统,用于对TE过程中的故障进行监测,包括:

标准化处理模块,用于获取原始正常工况数据集X0及待测样本x,对所述原始正常工况数据集X0进行标准化处理得到原始正常工况标准数据集 及对待测样本x进行标准化操作得到待测标准样本xμ;

信息提取模块,用于对所述原始正常工况标准数据集 进行多块信息提取,得到第一子块信息数据集和第二子块信息数据集,及对待测标准样本xμ进行多块信息提取,得到第三子块信息 和第四子块信息

统计量求取模块,用于分别求取原始正常工况标准数据集 第一子块信息数据集和第二子块信息数据集、待测标准样本xμ、第三子块信息 和第四子块信息 的统计量,并求取原始正常工况标准数据集 第一子块信息数据集和第二子块信息数据集的控制限;

故障诊断模块,用于根据贝叶斯推断,将待测标准样本xμ、第三子块信息 和第四子块信息 的监测结果融合为 统计量并判断是否故障;

其中,故障诊断模块的作用具体包括:根据各数据集 的 统计量和控制限,采用第六数学模型计算该数据集 中该样本为故障样本的概率 其中,采用的第六数学模型为:式中, 中i为1、2、3, 为待测标准样本xμ, 为第三子块信息 第四子块信息 为故障样本条件下数据集 的似然函数, 为正常样本条件下数据集 的似然函数, 是正常样本的先验概率, 是故障样本的先验概率;

根据该数据集 中该样本为故障样本的概率 及故障样本条件下数据集的似然函数 确定 统计量,其中,采用的第七数学模型为:式中, 统计量控制限为1‑β;

根据该样本为故障样本的概率 及 统计量确定待测样本是否故障,当统计量超过控制限时,则认为该监测样本发生了故障。