基于時(shí)序模型的閉環(huán)工業(yè)系統(tǒng)的故障監(jiān)測.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)流程變得越來越復(fù)雜。這些復(fù)雜的工業(yè)過程一旦發(fā)生事故，不僅給生產(chǎn)帶來巨大的財(cái)產(chǎn)損失，而且會(huì)嚴(yán)重威脅社會(huì)安全。因此，提高工業(yè)過程的可靠性和可維護(hù)性是一件非常重要的事情。工業(yè)過程的故障監(jiān)測技術(shù)可以有效地提高系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性，提高經(jīng)濟(jì)效益，降低事故風(fēng)險(xiǎn)。統(tǒng)計(jì)過程控制（SPC）技術(shù)是一類重要的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障監(jiān)測方法，它廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)過程的故障監(jiān)測。為了保證過程的穩(wěn)定性，在現(xiàn)代工業(yè)過程中加入了反

2、饋控制技術(shù)用于減小外界因素的影響。反饋控制器會(huì)削弱故障的影響，因而統(tǒng)計(jì)過程監(jiān)測技術(shù)對反饋控制系統(tǒng)的監(jiān)測能力會(huì)隨之減弱。因此，針對反饋控制系統(tǒng)，發(fā)展有效的統(tǒng)計(jì)過程監(jiān)測技術(shù)具有重大的研究意義。本文提出了基于時(shí)序模型的反饋控制系統(tǒng)的故障監(jiān)測方法。和傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)過程監(jiān)測技術(shù)相比，本文提出的方法具有較低的漏檢率和較快的監(jiān)測率。
　　本研究提出了帶有批間控制器的批次過程的故障監(jiān)測方法，分析了指數(shù)加權(quán)移動(dòng)平均（EWMA）和雙指數(shù)加權(quán)移動(dòng)平均（DE

3、WMA）控制器對帶有時(shí)延的批次過程的影響，采用基于數(shù)據(jù)的時(shí)序模型來描述過程的輸入輸出關(guān)系，然后用改進(jìn)的參數(shù)重置遞推最小二乘法（PRELS）實(shí)時(shí)地辨識(shí)這兩個(gè)時(shí)序模型的系數(shù)，用動(dòng)態(tài)主元分析（DPCA）監(jiān)測經(jīng)PRELS辨識(shí)后的系數(shù)，實(shí)現(xiàn)故障監(jiān)測，最后用影響矩陣分離出故障。慮了一般的反饋控制系統(tǒng)，分析了傳統(tǒng)SPC對反饋控制系統(tǒng)監(jiān)測時(shí)產(chǎn)生的一些問題，提出了一種統(tǒng)計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù)。采用時(shí)序模型來描述一般的反饋控制系統(tǒng)，證明了采用遞推最小二乘法（REL

4、S）辨識(shí)的時(shí)序模型系數(shù)是平穩(wěn)的，從理論上說明統(tǒng)計(jì)過程監(jiān)測技術(shù)可以直接用于監(jiān)測時(shí)序模型的系數(shù)。研究了帶有時(shí)延的一般反饋控制系統(tǒng)，分析了設(shè)定點(diǎn)不變和時(shí)變兩種情況?？紤]了時(shí)序模型的不唯一性，提出了基于自適應(yīng)最小絕對收縮選擇算子(LASSO)的時(shí)延辨識(shí)方法。利用LASSO得到時(shí)延和時(shí)序模型的自回歸(AR)項(xiàng)之后，根據(jù)最小方差指標(biāo)和AR項(xiàng)的最大根得到系統(tǒng)的穩(wěn)定性指標(biāo)和控制器性能指標(biāo)。最后采用統(tǒng)計(jì)過程監(jiān)測技術(shù)來實(shí)時(shí)監(jiān)測這些指標(biāo)。出了二維動(dòng)態(tài)批次過程