動(dòng)力定位測量系統(tǒng)故障檢測與診斷方法研究.pdf

1、伴隨著經(jīng)濟(jì)的提升、科學(xué)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，能源愈發(fā)枯竭、資源越來越少等問題日益嚴(yán)重。過去很少被人類重視的海洋資源現(xiàn)在也正在成為各個(gè)國家激烈爭奪的對象。瞬息萬變的海洋環(huán)境給海洋資源的開發(fā)帶來了很大的挑戰(zhàn)，如果沒有先進(jìn)的開發(fā)設(shè)備和技術(shù)只能望洋興嘆。
　　近年來，船舶動(dòng)力定位技術(shù)的迅速發(fā)展為海洋資源的開發(fā)提供了有效的途徑。船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)的能力和水平逐步提高，與此同時(shí)，系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，復(fù)雜性也在越來越高，因此如何保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安

2、全性一直是此項(xiàng)技術(shù)的研究重點(diǎn)。故障檢測與診斷技術(shù)是解決系統(tǒng)安全問題的強(qiáng)有力手段，本論文旨在研究故障檢測與診斷在動(dòng)力定位測量系統(tǒng)中的應(yīng)用。
　　傳統(tǒng)的故障檢測與診斷方法是基于解析模型建立起來的，而船舶動(dòng)力定位測量系統(tǒng)往往是復(fù)雜非線性的，因此系統(tǒng)建模存在很大的誤差。由此設(shè)計(jì)出的故障檢測與診斷方法往往表現(xiàn)出可靠性差，容易出現(xiàn)誤報(bào)、漏報(bào)等缺點(diǎn)?；跀?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法能夠避免系統(tǒng)建模誤差的問題，完全基于過程變量數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　為了方便

3、后續(xù)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障檢測與診斷方法的研究，需要建立船舶運(yùn)動(dòng)學(xué)模型得到船舶運(yùn)動(dòng)過程中的北東位置，根據(jù)船舶運(yùn)動(dòng)的北東位置再結(jié)合傳感器模型實(shí)時(shí)解算出各種傳感器的測量數(shù)據(jù)。對于系統(tǒng)測量噪聲統(tǒng)計(jì)特性存在的不準(zhǔn)確性問題，本文運(yùn)用小波變換進(jìn)行處理。
　　定位狀態(tài)下的船舶可以視為一個(gè)大型的穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)，各個(gè)傳感器的測量值在噪聲的干擾下維持在一個(gè)小范圍內(nèi)變動(dòng)，因此本文使用多變量統(tǒng)計(jì)的主元分析方法進(jìn)行研究。考慮到普通主元分析中用兩個(gè)檢測指標(biāo)的不便捷性，

4、本文在綜合考慮兩個(gè)指標(biāo)的基礎(chǔ)上使用混合統(tǒng)計(jì)量作為故障檢測的依據(jù)。由于定位狀態(tài)下船舶在受到外界環(huán)境力的干擾情況下會(huì)發(fā)生擾動(dòng)，系統(tǒng)狀態(tài)隨時(shí)間變化，因此使用遞推主元分析對系統(tǒng)模型進(jìn)行更新，以適應(yīng)狀態(tài)的正常變化。通常的遞推算法都存在矩陣循環(huán)繁瑣的特征值分解問題，本文基于一階擾動(dòng)理論高效的遞推更新矩陣特征值與特征向量，同時(shí)使用遞推部分分解與遞推對角化貢獻(xiàn)對出現(xiàn)的故障進(jìn)行診斷，并在二者的基礎(chǔ)上使用混合貢獻(xiàn)率對故障傳感器隔離。通過研究常見的幾種故障以