【技术实现步骤摘要】
一种基于对偶空间变换的闭环控制系统故障检测方法
本专利技术涉及闭环控制系统故障诊断领域，尤其涉及一种基于对偶空间变换的闭环控制系统故障检测方法。
技术介绍
科学技术的快速发展使得工业系统的复杂程度日益提高，如果此类复杂系统发生故障，轻则导致产品质量下降，重则可能导致重大的财产损失和人员伤亡，因此提高系统运行的安全性与可靠性，及时检测故障的发生与否，成为当今时代研究的热点问题。为了使设备实现预定的生产目标，同时满足系统运行的稳定性、鲁棒性等要求，通常对系统施加闭环控制。通过闭环控制调节，减少外界扰动对系统运行的影响，使得系统更具鲁棒性。目前工业生产中已有大量的闭环控制率得到广泛应用，如：比例积分微分控制，最优控制，鲁棒控制等。由于闭环控制的引入，使得系统故障检测性能下降，其主要原因是因为闭环控制的引入通常会使得系统对于外部扰动更鲁棒，因此当故障处于早期阶段或故障幅值较小时，所带来的影响可能是故障信号被控制量所掩盖，使得故障难以被检测，从而导致更高的漏报率。目前开环系统的故障检测已有大量的研究成果，但是由于闭环控制率的引入，系统的运行特征发生变化，系统更具鲁棒性和稳定...
【技术保护点】
1.一种基于对偶空间变换的闭环控制系统故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：构建闭环控制系统模型，获取系统运转时的输入输出样本数据，得到对偶空间变换的稳定内核矩阵Φ；根据对偶空间变换的稳定内核矩阵Φ，计算闭环控制系统数据残差rk，q；设置时间窗口N0，将时间窗口内的数据残差rk，q累加得到累积残差
【技术特征摘要】
1.一种基于对偶空间变换的闭环控制系统故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：构建闭环控制系统模型，获取系统运转时的输入输出样本数据，得到对偶空间变换的稳定内核矩阵Φ；根据对偶空间变换的稳定内核矩阵Φ，计算闭环控制系统数据残差rk，q；设置时间窗口N0，将时间窗口内的数据残差rk，q累加得到累积残差利用累积残差构建闭环控制系统故障检测统计量，并与检测阈值比对，实现闭环控制系统的故障检测。2.根据权利要求1所述的基于对偶空间变换的闭环控制系统故障检测方法，其特征在于，所述构建闭环控制系统模型，获取系统运转时的输入输出样本数据，得到对偶空间变换的稳定内核矩阵Φ，具体包括：构建闭环控制系统模型，联立多个时刻的输入输出样本数据，结合对偶空间变换，得到数据矩阵ZN；对数据矩阵ZN进行奇异值分解；根据数据矩阵ZN的奇异值分解结果，得到对偶空间变换的稳定内核矩阵Φ。3.根据权利要求2所述的基于对偶空间变换的闭环控制系统故障检测方法，其特征在于，所述构建闭环控制系统模型，联立多个时刻的输入输出样本数据，采用对偶空间变换，得到数据矩阵ZN，具体包括：将闭环控制率引入常态控制系统模型，构建闭环控制系统模型；针对闭环控制系统模型，联立q(q＞1)个时刻的采样数据，并对采样值序列重组，得到样本输入输出数据的联立方程；采用对偶空间变换，将样本输入输出数据的联立方程化归，以消去闭环控制系统的状态控制变量；将化归后的联立方程的输入输出样本数据联合，得到数据矩阵ZN。4.根据权利要求3所述的基于对偶空间变换的闭环控制系统故障检测方法，其特征在于，所述闭环控制系统模型为：其中，表示k时刻的系统状态量，为k时刻的系统输入变量，为k时刻的系统输出变量，分别为相互独立的过程噪声和测量噪声，且均服从均值为0，方差阵分别为的正态分布，分别为执行器故障向量和传感器故障向量，A、B、C为相应维数的常态控制系统模型的参数矩阵，表示状态控制变量，Ac,Bc,Cc,Dc为相应维数的闭环控制率的参数矩阵；当系统正常运转时，5.据权利要求3所述的基于对偶空间变换的闭环控制系统故障检测方法，其特征在于，所述样本输入输出数据的联立方程为：其中，Uk,q为q个采样时刻重组后的闭环控制系统的输出值，Uk,q＝[uk,uk+1,L,uk+q-1]T，Yk,q为q个采样时刻重组后的闭环控制...
【专利技术属性】
技术研发人员：王炯琦，孙博文，陈彧赟，何章鸣，周海银，徐淑卿，侯博文，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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