本发明专利技术公开了一种基于加权残差分量比较的故障分离方法及系统，该方法包括：建立被测系统基于残差信号的故障检测模型；基于故障检测模型获取被测系统的离线残差函数向量；设计离线残差函数向量中各分量的加权系数，并利用加权系数和离线残差函数向量设计故障分离策略；基于故障检测模型获取被测系统的在线残差函数向量，并基于加权系数将在线残差函数向量处理为在线加权残差函数向量；基于故障分离策略和在线加权残差函数向量实现故障分离。本发明专利技术充分利用了残差中的信息，基于残差分量设计加权系数并进行加权残差分量的比较，可以更好的实现被测系统的故障分离。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及故障诊断
，具体地说，涉及一种基于加权残差分量比较的故 障分离方法及系统。
技术介绍
基于残差生成器的故障诊断策略设计主要包括残差生成器设计、故障检测策略设 计和故障分离策略设计三个步骤。在基于残差生成器的故障诊断技术实施中，系统实现故 障检测之后，还需要通过故障分离来对故障进行定位。 基于残差生成器的故障分离方法主要有基于结构化编码集的故障分离方法、基于 残差贡献度的故障分离方法等。其中，基于结构化编码集的故障分离方法利用残差对部分 故障鲁棒、对另一部分故障敏感的特点，得到一组残差和故障的编码关系来实现故障分离。 但是，设计残差对故障鲁棒的前提是系统的模型精确可知，该方法在系统具有模型不确定 性的条件下很难实施。 另一方面，基于残差贡献度的故障分离方法利用残差在不同输入情况下的幅值信 息实现故障的分离。该方法根据残差分量的幅值大小找到对应的故障信息，从而实现故障 分离。该方法比较复杂，而且对残差中的信息利用较少，适用范围较窄。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术提供了一种基于加权残差分量比较的故障分离方法及系 统，在被测系统的模型具有一定程度的不确定性的情况下，可充分利用残差信息来实现被 测系统的故障分尚。 根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于加权残差分量比较的故障分离方法，包 括： 建立被测系统基于残差信号的故障检测模型； 基于所述故障检测模型获取被测系统的离线残差函数向量； 设计所述离线残差函数向量中各分量的加权系数，并利用所述加权系数和所述离 线残差函数向量设计故障分离策略； 基于所述故障检测模型获取被测系统的在线残差函数向量，并基于所述加权系数 将所述在线残差函数向量处理为在线加权残差函数向量； 基于所述故障分离策略和所述在线加权残差函数向量实现故障分离。 根据本专利技术的一个实施例，设计故障分离策略的步骤进一步包括： 基于被测系统在执行器i发生故障、其他执行器未发生故障情况下的离线残差函 数向量(?,?.?}设计各分量对应的加权系数h、ajp a 3，其中，weu，2,3;对应被测 系统进行故障分离的执行器； 给定检测阈值以设定故障可检测条件，并在离线残差向量满足可检测条件时，对 三个执行器分别单独发生故障时的离线残差函数向量加权处理为离线加权残差函数向量， 得到，; 对^、刀^和^按大小顺序排序，得到： 0斗7；:;:，卜表示执行器1发生故障时离线加权残差函数向量分量的排列， 0^?1!, ，表示执行器2发生故障时离线加权残差函数向量分量的排列， 04(?,??,?::)，表示执行器3发生故障时离线加权残差函数向量分量的排列， 其中，OAO表示集合中元素从小到大的一个排列顺序，:表示执行器 1发生故障时的离线加权残差函数向量，表示执行器2发生故障时的离线加 权残差函数向量，丨表示执行器3发生故障时的离线加权残差函数向量。 根据本专利技术的一个实施例，其特征在于，所述离线残差函数向量和所述在线残差 函数向量通过残差向量得到，其中，所述离线残差函数向量表示如下： 其中，kdl表示离线情况下第i个执行器故障的故障检测时刻，表示第i个离线 残差函数向量的第j个分量，为残差信号的第j个分量在s时刻的值，i = 1，2, 3, j = 1,2,3 ； 所述在线残差函数向量表示如下： 其中，kd表示在线情况下的故障检测时刻，义丨1表示在线残差函数向量的第j个分 量，f表示残差信号的第j个分量在s时刻的值，j = 1，2,3。 根据本专利技术的一个实施例，实现故障分离进一步包括： 基于被测系统的在线残差函数向量和所述检测阈值判断是否有执行器发生故 障； 如有故障发生，则基于所述加权系数对在线残差函数向量的各分量进行加权处 理，即,其中，(i;: 1，#』丨f)表示在线残差函数向 量，(?',J】f)表示在线加权残差函数向量； 基于所述在线加权残差函数向量中各分量的排序与所述故障分离策略实现故障 分离，如所述在线加权残差函数向量中的各分量的排序与所述故障分离策略中某一执行 器发生故障时的离线加权残差函数向量中各分量的排序相同，则判定对应的执行器发生故 障。 根据本专利技术的一个实施例，判断是否有执行器发生故障进一步包括： 基于被测系统的在线残差向量计算残差评价函数值； 将所述残差评价函数值与检测阈值比较，如所述残差评价函数值大于检测阈值， 则判定有执行器发生故障。 根据本专利技术的一个实施例，获取所述加权系数a p a 2和a 2的步骤进一步包括： 其中，k为时刻，为系统状态向量，nx为系统状态向量的维数，％ ￡於为系 统控制输入，nu为系统控制输入的维数，4 为系统干扰，dkG 1 2[0, 00 )，即4为1 2范 数有界信号，nd为系统干扰的维数，./； 为执行器故障且同一时刻只有一个执行器发生 故障，JVe f5为系统测量输出，ny为系统测量输出的维数，& e/T-为系统的被控输出，^为 系统的被控输出的维数，A、B、D、Bw、E和C为对应的输入矩阵； 基于所述线性离散时间系统方程设计残差生成器以获取残差信号。 根据本专利技术的一个实施例，所述离线残差函数向量表示向系统加入已知故障时获 取的系统残差函数向量数据； 所述在线残差函数向量表示系统受到未知故障影响时，获取的系统残差函数向量 数据。 根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种基于加权残差分量比较的故障分离系 统，包括： 故障检测模块，建立被测系统基于残差信号的故障检测模型； 故障分离策略建立模块，基于所述故障检测模型获取被测系统的离线残差函数向 量，设计所述离线残差函数向量中各分量的加权系数，并利用所述加权系数和所述离线残 差函数向量设计故障分离策略； 故障分离模块，基于所述故障检测模型获取被测系统的在线残差函数向量，并基 于所述加权系数将所述在线残差函数向量处理为在线加权残差函数向量，基于所述故障分 离策略和所述在线加权残差函数向量实现故障分离。 本专利技术的有益效果： 本专利技术针对具有加性故障的线性系统以及该线性系统通过线性方法生成的残差， 提出了一种基于加权残差分量比较的故障分离方法。该方法充分利用了残差中的信息，基 于残差分量设计加权系数并进行加权残差分量的比较，可以更好的实现被测系统的故障分 离。 本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利 要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要的附图做简单的介绍： 图1为根据本专利技术的一个实施例的方法流程图；图2为根据本专利技术的一个实施例的在具有三个可能执行器故障当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于加权残差分量比较的故障分离方法，包括：建立被测系统基于残差信号的故障检测模型；基于所述故障检测模型获取被测系统的离线残差函数向量；设计所述离线残差函数向量中各分量的加权系数，并利用所述加权系数和所述离线残差函数向量设计故障分离策略；基于所述故障检测模型获取被测系统的在线残差函数向量，并基于所述加权系数将所述在线残差函数向量处理为在线加权残差函数向量；基于所述故障分离策略和所述在线加权残差函数向量实现故障分离。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何潇，周东华，秦利国，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。