基于核主元分析的故障檢測(cè)與診斷研究.pdf

1、隨著科學(xué)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步,系統(tǒng)的復(fù)雜性和自動(dòng)化水平日趨提高,故障發(fā)生的可能性和嚴(yán)重性也不斷增加,故障檢測(cè)與診斷技術(shù)已成為提高系統(tǒng)安全性和可靠性的重要手段之一?；跀?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障檢測(cè)與診斷方法既不需要建立復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型,也不需要準(zhǔn)確的先驗(yàn)知識(shí),充分利用信息技術(shù)獲取大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),直接從過程數(shù)據(jù)入手研究故障檢測(cè)與診斷。深入研究基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障檢測(cè)與診斷方法,不僅具有重要的理論意義,還具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文結(jié)合相關(guān)學(xué)科理論

2、取得的成果,著重研究了基于核主元分析的故障檢測(cè)與診斷方法,針對(duì)核主元分析存在的一些不足,將核主元分析與粒子群優(yōu)化算法、小波包變換、支持向量機(jī)結(jié)合,分別提出了基于粒子群優(yōu)化的核主元分析的故障診斷方法、基于小波包的核主元分析的故障檢測(cè)方法,以及多類支持向量機(jī)分類器與核主元分析相結(jié)合的故障診斷方法,同時(shí)以TE模型為對(duì)象,對(duì)所提出的方法進(jìn)行了仿真研究和仿真結(jié)果分析。本文的主要研究工作為:
　　 1.針對(duì)核主元分析的性能受本身核函數(shù)參數(shù)的

3、影響,提出了基于粒子群優(yōu)化的核函數(shù)參數(shù)選優(yōu)方法,通過建立核函數(shù)參數(shù)優(yōu)化模型,應(yīng)用粒子群優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)核函數(shù)的參數(shù)尋優(yōu),數(shù)值仿真驗(yàn)證方法的可行性。將上述基于PSO的核函數(shù)參數(shù)選優(yōu)方法與核主元分析的特征提取結(jié)合,通過TE模型,進(jìn)行了基于PSO的核主元分析的故障狀態(tài)識(shí)別的仿真研究。
　　 2.研究了核主元分析的基本原理及SPE和T2統(tǒng)計(jì)量,給出了基于核主元分析的故障檢測(cè)算法流程,通過TE模型進(jìn)行了仿真研究,驗(yàn)證方法的有效性。根據(jù)基于PS

4、O的核主元分析的特征提取方法,結(jié)合基于貢獻(xiàn)圖的故障識(shí)別方法,提出了基于PSO的核主元分析的故障檢測(cè)與診斷方法,減小了核函數(shù)參數(shù)設(shè)置的盲目性,提高了故障檢測(cè)與診斷的效率。同時(shí)采用TE模型進(jìn)行仿真驗(yàn)證,根據(jù)SPE和T2統(tǒng)計(jì)量的變化來判斷是否發(fā)生故障,根據(jù)各變量對(duì)統(tǒng)計(jì)量的貢獻(xiàn)率來判別故障變量、識(shí)別故障源,實(shí)現(xiàn)故障的檢測(cè)與診斷。
　　 3.針對(duì)過程數(shù)據(jù)含有噪聲的問題,研究了小波包分析的基本原理,給出了小波包去噪預(yù)處理算法,結(jié)合基于PSO

5、的核主元分析的故障檢測(cè)方法,提出基于小波包的核主元分析的故障檢測(cè)方法,TE模型的仿真研究表明該方法能有效減少非線性主元的個(gè)數(shù),使故障監(jiān)控曲線更為光滑,提高了故障監(jiān)控效果。
　　 4.研究了支持向量機(jī)的基本原理以及多類支持向量機(jī)的分類方法,結(jié)合核主元分析的故障檢測(cè)方法,提出了基于核主元分析與支持向量機(jī)的故障診斷方法,一方面通過核主元分析的故障檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)故障監(jiān)控,另一方面通過訓(xùn)練多類支持向量機(jī)分類器來進(jìn)行故障分類,識(shí)別故障類型,實(shí)