非預(yù)期故障的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)診斷方法研究.pdf

1、非預(yù)期故障診斷在狀態(tài)監(jiān)控/健康管理中發(fā)揮著重要作用，在大數(shù)據(jù)的背景下，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法成為了研究熱點(diǎn)。本文以衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)、田納西-伊斯曼過(guò)程等為研究對(duì)象，沿著“從框架到方法、從平穩(wěn)到非平穩(wěn)、從多批次到單批次、從全數(shù)據(jù)到半數(shù)據(jù)、從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)、從理論到應(yīng)用”的思路開(kāi)展了非預(yù)期故障的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)診斷方法研究。研究要點(diǎn)如下：
　　(1)針對(duì)非預(yù)期故障，建立了非預(yù)期故障診斷的通用過(guò)程模型。作為全文的技術(shù)路線(xiàn)，該模型規(guī)范了非預(yù)期故障診斷的過(guò)程，確

2、立了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)原理。針對(duì)平穩(wěn)數(shù)據(jù)，介紹并分析了基于單類(lèi)多元統(tǒng)計(jì)分析方法的局限性和應(yīng)對(duì)思路。
　　(2)針對(duì)多批次條件下的非平穩(wěn)數(shù)據(jù)，構(gòu)造了基于平滑預(yù)處理的檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量；評(píng)估了預(yù)處理對(duì)檢測(cè)性能的影響；提出了基于特征方向的預(yù)期故障隔離規(guī)則和非預(yù)期故障檢測(cè)規(guī)則；構(gòu)造了一個(gè)新的貢獻(xiàn)率指標(biāo)。研究表明，平滑預(yù)處理增強(qiáng)了計(jì)算的魯棒性，降低了數(shù)據(jù)的相關(guān)性；特征方向防止了由故障幅值不同引起的誤判問(wèn)題；新的貢獻(xiàn)率指標(biāo)防止了“負(fù)貢獻(xiàn)”和“故障掩飾”問(wèn)題

3、。
　　(3)針對(duì)單批次條件下的非平穩(wěn)數(shù)據(jù)，給出了基于時(shí)序建模的改進(jìn)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量，評(píng)估了該統(tǒng)計(jì)量的檢測(cè)性能；給出并證明了校正方差逆矩陣的更新公式，依此提出了改進(jìn)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量的增量/減量算法。研究表明，改進(jìn)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量增強(qiáng)了計(jì)算的魯棒性和檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量的適應(yīng)性；增量/減量算法降低了計(jì)算復(fù)雜度。
　　(4)針對(duì)靜態(tài)結(jié)構(gòu)，建立了潛變量提取、回歸和檢測(cè)的統(tǒng)一權(quán)框架，在該框架下，解釋了各種潛變量回歸方法；給出并證明了關(guān)于潛變量回歸和檢測(cè)的三個(gè)定

4、理，即參數(shù)定理、校正定理和檢測(cè)定理。研究表明，三個(gè)定理成功地刻畫(huà)了不同方法的轉(zhuǎn)化條件、校正精度和檢測(cè)性能，為方法的選擇提供了理論依據(jù)。
　　(5)針對(duì)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，給出了穩(wěn)定核表示的辨識(shí)算法；定義了動(dòng)態(tài)模型的特征方向，依此給出了基于特征方向的預(yù)期故障隔離規(guī)則和非預(yù)期故障檢測(cè)規(guī)則；提出了高維故障信息的最優(yōu)可視化算法。研究表明，特征方向可以用于動(dòng)態(tài)模型的非預(yù)期故障檢測(cè)；最優(yōu)可視化算法可以為非預(yù)期故障隔離提供豐富的空間信息。
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