本文關鍵詞：基于殘差評價的數(shù)據(jù)驅動故障診斷方法研究

  更多相關文章： 故障檢測與分離 殘差評價 數(shù)據(jù)驅動 微小故障 核密度估計 集員橢球

【摘要】：故障檢測與分離(FDI)系統(tǒng)是智能化設備、工廠及服務平臺的重要組成部分,是工業(yè)4.0時代的關鍵技術。本文從新的視角將故障分為顯著故障和微小故障,其中微小故障通常是顯著故障發(fā)生的前兆,越早發(fā)現(xiàn)故障,越有利于成本的降低和事故的避免。因此,本文對兩類問題的FDI技術與方法進行了一些研究與探索,其中所依據(jù)的理論方法是融合殘差評價和數(shù)據(jù)驅動的方法�；谠摾碚�,本文針對復雜工業(yè)過程,從多個角度出發(fā)提出幾個新型的FDI解決方案。首先,針對顯著故障的溯源問題,提出了一種新穎的故障分離策略,該策略結合了殘差重構和貢獻圖分析的方法�；诳臻g投影理論,將殘差評價和貢獻圖融合為統(tǒng)一的框架。在該框架下,獲得了整個過程故障分離策略,關鍵點是基于殘差重構的新型貢獻圖指標。仿真驗證表明,該指標可以捕獲故障演化,改善拖尾效應。另外,該方法不需要先驗故障集,拓展了殘差評價的應用范圍。其次,為提前探查故障征兆以降低事故率,從特征提取的角度,研究了微小故障的診斷問題。本文基于新的過程變量的階段劃分,按重要順序設計了一套兩步法診斷流程來同時兼顧顯著故障和微小故障。進一步地,本文提出了集成小波分析和殘差評價的方法來進行微小故障的診斷,其中小波分析能夠有效的提取微小故障特征。為保證殘差對微小故障具有最大的敏感性,基于魯棒敏感性指標得到了增強型殘差產生器。針對診斷系統(tǒng)的魯棒性問題,本文基于信噪比推導了一種自適應的核密度估計方法的數(shù)學表達。最后,針對不同故障幅值的情形和復雜工業(yè)過程的案例,仿真驗證了該方法均能獲得優(yōu)異的監(jiān)控性能。最后,從設計輔助信號的角度,對參數(shù)型微小故障進行了研究�；诩瘑T橢球體與殘差理論,本文提出了基于橢球殘差的主動故障檢測方法�；跈E球殘差,提出兩種適應度函數(shù)來設計次優(yōu)的輔助信號,以確保在較高的故障檢測率和對系統(tǒng)影響較小之間獲得更好的折衷。同時,又利用基于終點殘差和實時跟蹤殘差的新型故障檢測邏輯,從全局和局部兩個方面對系統(tǒng)進行監(jiān)控與決策,這豐富了主動故障檢測的決策依據(jù)。仿真驗證了次優(yōu)信號的優(yōu)勢和故障檢測邏輯的全面性。
【關鍵詞】：故障檢測與分離 殘差評價 數(shù)據(jù)驅動 微小故障 核密度估計 集員橢球
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP277
【目錄】：

• 學位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-28
• 1.1 課題研究背景及意義14-15
• 1.2 故障診斷的基本概念及步驟15-16
• 1.2.1 基本概念15-16
• 1.2.2 目標及診斷步驟16
• 1.3 故障檢測與分離研究方法及分類16-23
• 1.3.1 基于數(shù)據(jù)驅動方法17-19
• 1.3.2 基于冗余模型方法19-22
• 1.3.3 融合數(shù)據(jù)驅動和殘差評價方法22-23
• 1.4 顯著故障檢測與分離23-24
• 1.5 微小故障檢測與分離24-25
• 1.6 課題來源25-26
• 1.7 論文的結構與研究內容26-28
• 第二章 殘差評價及數(shù)據(jù)驅動方法的基本理論28-36
• 2.1 主元分析診斷方法28-29
• 2.2 基于殘差評價的故障診斷方法29-32
• 2.3 TE仿真平臺簡介32-34
• 2.4 本章小結34-36
• 第三章 基于殘差重構和貢獻圖分析的故障分離36-56
• 3.1 貢獻圖分析方法36-37
• 3.2 基于殘差重構和貢獻圖分析的故障分離37-41
• 3.3 基于RRCP方法的仿真研究41-53
• 3.3.1 數(shù)值案例41-44
• 3.3.2 TE基準平臺仿真研究44-51
• 3.3.3 對比研究51-53
• 3.4 本章小結53-56
• 第四章 基于特征提取和殘差評價的微小故障檢測56-80
• 4.1 微小故障檢測問題的提出56-58
• 4.2 基于特征提取和殘差評價的故障檢測集成策略58-67
• 4.2.1 基于小波分析的特征提取59-60
• 4.2.2 最優(yōu)殘差產生器的設計60-63
• 4.2.3 故障評價的設計63-67
• 4.3 仿真研究67-78
• 4.3.1 數(shù)值案例67-71
• 4.3.2 TE基準平臺71-77
• 4.3.3 結果分析77-78
• 4.4 本章小結78-80
• 第五章 基于橢球殘差的主動故障檢測80-92
• 5.1 準備工作80-81
• 5.2 基于橢球殘差的主動故障檢測81-85
• 5.2.1 最優(yōu)的輔助信號的設計81-83
• 5.2.2 次優(yōu)的輔助信號的設計83-84
• 5.2.3 故障檢測邏輯的設計84-85
• 5.3 仿真分析85-90
• 5.4 本章小結90-92
• 第六章 總結及展望92-94
• 參考文獻94-100
• 致謝100-102
• 研究成果及發(fā)表的學術論文102-104
• 作者及導師簡介104-106
• 附件106-107

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