一种基于改进变分模态分解的工业过程非线性振荡检测方法技术

一种基于改进变分模态分解的工业过程非线性振荡检测方法，包括：(1)采集一组待检测工业过程的回路输出信号；(2)计算该回路输出信号的频谱和相位校正信号均值频谱，确定模态数量和中心频率初始值；(3)设定惩罚系数的搜索范围和步长；(4)计算不同惩罚系数对应VMD分解得到的求和排列熵，并确定最优惩罚系数；(5)用上述确定的模态数量、中心频率初始值和惩罚系数进行VMD分解，并挑选出有效模态；(6)计算有效模态的中心频率之间是否存在倍数关系，判断是否存在非线性振荡。利用本发明专利技术，可以提高工业过程的控制回路的非线性检测准确度和可靠性，为性能评估和故障诊断提供数据支持，为后续多回路非线性振荡源定位工作奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进变分模态分解的工业过程非线性振荡检测方法
本专利技术属于工业控制系统中的性能评估与故障诊断领域，尤其是涉及一种基于改进变分模态分解的工业过程非线性振荡检测方法。
技术介绍
随着工业控制回路的故障诊断与性能评估技术的迅速发展，振荡检测成为了控制回路的故障诊断的主要任务之一。由于控制系统回路之间的连接与耦合，在某一个回路中产生的振荡通常会传播到其他的回路。这些振荡会造成能量损耗、原材料浪费和产品质量下降等问题。阀门黏滞、控制器失调以及外部扰动是造成振荡的三个主要原因。有文献指出，控制系统中的非线性环节，例如阀门黏滞，可能是控制回路振荡最主要的原因。对于生产过程的安全和产品利润的强烈需求极大推动了控制系统非线性振荡检测技术的发展。非线性振荡检测方法大致上可以分为两个方面，一种是基于数据驱动的，这种方法不需要研究对象的动态特性的先验知识；另一种是方法则是要么需要详细的过程知识，用户交互或者了解相当精确的过程结构。基于数据驱动的非线性振荡检测方法有基于形状的黏滞检测，例如利用MV-OP图的相位特征法、利用PV-OP图的双相干和替代数据法；还有基于互相关、直方图、面积计算、曲线拟合等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于改进变分模态分解的工业过程非线性振荡检测方法，其特征在于，包括：(1)采集一组待检测工业过程的回路输出信号；(2)计算该回路输出信号的频谱和相位校正信号均值频谱，确定模态数量和中心频率初始值；(3)设定惩罚系数的搜索范围和步长，计算不同惩罚系数对应VMD分解得到各个模态的归一化排列熵之和，得到求和排列熵；(4)选取最小求和排列熵所对应的惩罚系数作为最优惩罚系数；(5)用模态数量、中心频率初始值和选取的惩罚系数作为参数进行VMD分解，根据归一化排列熵和相关系数得到有效模态；(6)计算这些有效模态的中心频率是否存在倍数关系，进而判断是否存在非线性振荡。

【技术特征摘要】
1.一种基于改进变分模态分解的工业过程非线性振荡检测方法，其特征在于，包括：(1)采集一组待检测工业过程的回路输出信号；(2)计算该回路输出信号的频谱和相位校正信号均值频谱，确定模态数量和中心频率初始值；(3)设定惩罚系数的搜索范围和步长，计算不同惩罚系数对应VMD分解得到各个模态的归一化排列熵之和，得到求和排列熵；(4)选取最小求和排列熵所对应的惩罚系数作为最优惩罚系数；(5)用模态数量、中心频率初始值和选取的惩罚系数作为参数进行VMD分解，根据归一化排列熵和相关系数得到有效模态；(6)计算这些有效模态的中心频率是否存在倍数关系，进而判断是否存在非线性振荡。2.根据权利要求1所述的基于改进变分模态分解的工业过程非线性振荡检测方法，其特征在于，步骤(2)的具体过程如下：(2-1)计算过程输出信号x(t)的傅里叶频谱和经过相位校正信号均值处理后的频谱；(2-2)根据如下公式确定模态数量KK＝max{Kfft,KPRSA}+1其中，Kfft表示傅里叶频谱中的峰值个数，KPRSA表示经过相位校正信号均值处理后的频谱的峰值个数；(2-3)将所有峰值的频率值作为中心频率初始化值ωinit。3.根据权利要求1所述的基于改进变分模态分解的工业过程非线性振荡检测方法，其特征在于，步骤(3)中，惩罚系数的搜索范围为100至10000，步长取值为500至1000。4.根据权利要求1所述的基于改进变分模态分解的工业过程非线性振荡检测方法，其特征在于，步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢磊，陈启明，郎恂，苏宏业，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33