自確認(rèn)傳感器故障診斷及數(shù)據(jù)恢復(fù)方法研究.pdf

1、自確認(rèn)傳感器是一種可以在采集數(shù)據(jù)、輸出測量值的同時，能夠?qū)ψ陨淼墓ぷ鳡顟B(tài)進(jìn)行在線檢測，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)故障自我診斷和數(shù)據(jù)自恢復(fù)的新型傳感器。由于其輸出結(jié)果值相比傳統(tǒng)傳感器更加豐富和優(yōu)化，從而極大程度提高了測量與控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。自確認(rèn)傳感器的關(guān)鍵問題是故障診斷、隔離及數(shù)據(jù)恢復(fù)（Failure Detection, Isolation and Recovery，F(xiàn)DIR），即當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，能夠準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)故障位置及原因，將其隔離并在線

2、使用最佳估計值暫時代替錯誤的輸出值實現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復(fù)，為更換元器件提供時間，保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運行。本文針對自確認(rèn)傳感器的故障診斷、隔離及數(shù)據(jù)恢復(fù)方法展開了如下研究工作：
　　1.本文研究并設(shè)計了一種基于主元分析——相關(guān)向量機(jī)（PCA-RVM）的故障檢測模型。為驗證該方法的可行性，通過研究各敏感單元的常見故障類型及其發(fā)生的原因、機(jī)理、表現(xiàn)形式，設(shè)計了故障仿真平臺，對傳感器失效故障進(jìn)行了有效的模擬，并將仿真的數(shù)據(jù)應(yīng)用到后續(xù)的算法研究中，進(jìn)

3、行故障檢測、隔離及數(shù)據(jù)恢復(fù)。
　　2.針對故障診斷單元，本文研究并設(shè)計了一種基于主元分析法（Principal Component Analysis, PCA）的故障檢測模式。利用主元分析法，分析多個敏感單元之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，通過平方預(yù)報誤差（Square Prediction Error, SPE）統(tǒng)計量與閾值大小的比較，判斷敏感元件是否發(fā)生故障。當(dāng)敏感單元發(fā)生故障時， PCA模型能夠?qū)收线M(jìn)行有效的檢測。當(dāng)傳感器內(nèi)存在多敏感單元

4、發(fā)生多個故障時，PCA算法也可以同時檢測出不同敏感單元的多個故障。
　　3.針對目前故障隔離及數(shù)據(jù)恢復(fù)單元部分，研究并設(shè)計了一種基于相關(guān)向量機(jī)（Relevance Vector Machine, RVM）的故障隔離及恢復(fù)方法。在分析了RBF、Cauchy、Cubic等核函數(shù)以及 Morlet、Mexican Hat等小波核函數(shù)的性能指標(biāo)及預(yù)測能力后，設(shè)計了一種基于組合核函數(shù)的相關(guān)向量機(jī)預(yù)測器，相對于原有的核函數(shù)，增強(qiáng)了其抗噪能力以