[發(fā)明專利]基于定量結(jié)構(gòu)模型的故障診斷系統(tǒng)傳感器優(yōu)化配置方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201610059103.4 | 申請日： | 2016-01-28 |
| 公開（公告）號： | CN105678423B | 公開（公告）日： | 2019-09-24 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 謝蓉;孫無忌;李婷;王劍;王新民 | 申請（專利權(quán)）人： | 西北工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | G06F17/50 | 分類號： | G06F17/50 |
| 代理公司： | 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204 | 代理人： | 王鮮凱 |
| 地址： | 710072 *** | 國省代碼： | 陜西;61 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 定量 結(jié)構(gòu) 模型 故障診斷 系統(tǒng) 傳感器 優(yōu)化 配置 方法 | ||
本發(fā)明涉及一種基于定量結(jié)構(gòu)模型的故障診斷系統(tǒng)傳感器優(yōu)化配置方法，第一步，運用結(jié)構(gòu)分析方法建立故障診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型。該結(jié)構(gòu)模型的表現(xiàn)形式為兩個矩陣：解析冗余關(guān)系矩陣和故障特征矩陣。該結(jié)構(gòu)模型能夠定性地描述故障診斷系統(tǒng)。第二步，結(jié)合故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型和傳感器檢測不確定性，得到故障診斷系統(tǒng)的定量描述，達(dá)到定量分析故障診斷系統(tǒng)的目的，進而建立考慮檢測不確定性的故障診斷系統(tǒng)關(guān)鍵性能指標(biāo)的計算公式。第三步建立故障診斷系統(tǒng)的傳感器優(yōu)化模型。最后一步，采用遺傳算法對優(yōu)化模型進行求解。本發(fā)明提出的面向故障診斷系統(tǒng)的傳感器優(yōu)化配置方法可以有效節(jié)約故障診斷系統(tǒng)的傳感器成本且配置結(jié)果更加符合工程實際情況。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于定量結(jié)構(gòu)模型的故障診斷系統(tǒng)傳感器優(yōu)化配置方法，特別是面向基于解析冗余關(guān)系的故障診斷系統(tǒng)。
背景技術(shù)
在系統(tǒng)的運行過程中如果出現(xiàn)故障，有可能會在經(jīng)濟、產(chǎn)品質(zhì)量和安全上造成災(zāi)難性的后果，造成嚴(yán)重的損失。為了監(jiān)測、隔離出這些不正常的系統(tǒng)狀態(tài)，故障診斷系統(tǒng)變得越來越重要?；谀Ｐ偷墓收显\斷系統(tǒng)通常需要傳感器測量系統(tǒng)的重要參數(shù)來提取有用的故障信息。因此，故障診斷系統(tǒng)的性能很大程度上依賴于傳感器的配置情況。
傳感器優(yōu)化配置問題是故障診斷系統(tǒng)的基礎(chǔ)，對故障診斷系統(tǒng)功能的實現(xiàn)至關(guān)重要。傳感器的優(yōu)化配置主要考慮如何在滿足故障診斷系統(tǒng)性能需求的前提下選擇出最優(yōu)的傳感器配置方案。本發(fā)明提出的傳感器優(yōu)化配置方法是面向基于解析冗余關(guān)系故障診斷系統(tǒng)的。基于解析冗余關(guān)系故障診斷方法的基本思想是根據(jù)解析冗余關(guān)系殘差值建立觀測特征，通過觀測特征與故障特征的比較進行故障檢測和隔離。這種故障診斷系統(tǒng)由于其優(yōu)良的故障檢測、分離與辨識性能已經(jīng)受到越來越多的關(guān)注。
“Optimal sensor placement for model-based fault detection andisolation”(Proceedings of the IEEE Conference on Decision and Control,2008:2584-2589.)一文的傳感器優(yōu)化配置方法研究針對的是基于解析冗余關(guān)系的故障診斷系統(tǒng)。雖然此公開文獻給出了一種采用結(jié)構(gòu)模型對故障診斷系統(tǒng)進行傳感器優(yōu)化配置的方法，但這種方法只是定性地分析系統(tǒng)模型所含公式和變量之間的邏輯關(guān)系，假設(shè)傳感器能夠以100％的概率檢測到相應(yīng)被測量。實際上，傳感器自身的故障率以及系統(tǒng)檢測故障的能力會影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，由這種方法建立的故障診斷系統(tǒng)模型是一種不考慮檢測不確定性的數(shù)學(xué)模型，在一定程度上偏離工程實際。雖然《考慮傳感器故障檢測能力的PHM系統(tǒng)傳感器優(yōu)化配置方法》(宇航學(xué)報,2013,34(09):1253-1258.)一文給出了一種基于定量結(jié)構(gòu)模型的故障診斷系統(tǒng)傳感器優(yōu)化配置方法。但這篇文獻針對的并不是基于解析冗余關(guān)系的故障診斷系統(tǒng)。目前，在基于解析冗余關(guān)系故障診斷系統(tǒng)領(lǐng)域尚未出現(xiàn)考慮檢測不確定性的傳感器優(yōu)化配置方法的發(fā)明報道。
發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題
為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種基于定量結(jié)構(gòu)模型的故障診斷系統(tǒng)傳感器優(yōu)化配置方法，對故障診斷系統(tǒng)進行性能評估時將傳感器故障率和故障檢測能力考慮在內(nèi)，并根據(jù)評估值得到更加準(zhǔn)確和可靠的傳感器優(yōu)化配置結(jié)果。
技術(shù)方案
一種基于定量結(jié)構(gòu)模型的故障診斷系統(tǒng)傳感器優(yōu)化配置方法，其特征在于步驟如下：
步驟一建立由解析冗余關(guān)系矩陣B和故障特征矩陣M描述的故障診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型。
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