一种基于CIOHMM的闭环控制系统的故障诊断方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于CIOHMM的闭环控制系统的故障诊断方法，采用反馈神经网络、以及卡尔曼滤波/粒子滤波等方法提取故障特征，以此获得主要故障类型的特征数据集，建立实现目标设备状态量判断的CIOHMM模型；不同于传统HMM、IOHMM具有输入，将设备的连续闭环控制信号设置为CIOHMM模型的输入，针对不同的输入，采用不同的状态转移矩阵描述状态的动态变化，可以描述闭环控制下的设备的状态演化；如此所建立CIOHMM模型不仅描述了设备状态与观测值之间的关系，也描述了闭环控制对于系统状态动态变化的影响，可以实现对于空调机组设备故障的精确诊断，比之其他方法有独特的优势。比之其他方法有独特的优势。比之其他方法有独特的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CIOHMM的闭环控制系统的故障诊断方法


[0001]本专利技术涉及一种基于CIOHMM的闭环控制系统的故障诊断方法，属于空调机组故障检测


技术介绍

[0002]暖通空调系统在建筑物总能耗中的占比最高，约为50
‑
60％。在暖通空调中大约42％的制冷能耗、以及26％的维修费用是设备故障造成。据估计，暖通空调故障诊断可以减少10
‑
40％的能源消耗。作为暖通空调系统的重要子系统，冷却盘管被用于降低室内空气温度到其设定值。由于引入了闭环控制，不同变量之间的函数关系会发生变化。一旦闭环系统中出现异常，由于反馈控制提高了系统的鲁棒性，在故障早期，残差信号很小，其小幅波动会被反馈控制抑制掉，因此大幅度降低故障检测的成功率。另外，由于故障会通过反馈控制传播，最终导致多个设备都出现异常，因此难以对故障进行定位与隔离。基于以上两个原因，很多成熟的运用于开环系统的故障诊断方法不再适用，因此对于冷却盘管在闭环控制下的故障诊断非常重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于CIOHMM的闭环控制系统的故障诊断方法，其特征在于：分别针对空调机组的各目标设备，执行如下步骤A至步骤C，获得目标设备所对应的故障诊断模型；进而按步骤i，应用目标设备所对应故障诊断模型，实现对目标设备的故障诊断；步骤A.获得目标设备所对应的各目标故障特征，并获得各目标故障特征分别对应预设各历史时间节点的数据值，构建目标设备所对应的目标故障特征数据矩阵，然后进入步骤B；步骤B.构建目标设备所对应包含初始概率向量π＝{π
i
}、状态转移矩阵P＝{a
ij
(U)}、观测值似然函数b
i
(O)，考虑目标设备控制量、目标设备对应各目标故障特征观测值，实现目标设备状态量判断的CIOHMM模型，其中，目标设备控制量用于表示目标设备的工作模式，目标设备状态量用于表示目标设备处于正常工作状态或目标设备处于各故障状态，i＝1、
…
、N，j＝1、
…
、N，N表示目标设备所处状态的个数，π
i
表示目标设备处于第i个状态的初始概率，a
ij
(U)表示目标设备控制量U下、由第i个状态向第j个状态转移的概率，O表示目标设备对应各目标故障特征观测值，b
i
(O)表示目标设备各目标故障特征观测值对应第i个状态的概率；然后进入步骤C；步骤C.基于目标设备所对应的目标故障特征数据矩阵，结合目标故障特征分别对应预设各历史时间节点的目标设备控制量、以及目标设备状态量，采用EM算法，针对目标设备所对应的CIOHMM模型进行训练，获得训练后的CIOHMM模型，即目标设备所对应的故障诊断模型；步骤i.获得目标设备对应各目标故障特征在目标时间点的观测值，结合目标设备对应目标时间点的控制量，应用目标设备所对应的故障诊断模型，通过维特比算法获得目标设备对应目标时间点的状态量，实现目标设备对应目标时间点的故障诊断。2.根据权利要求1所述一种基于CIOHMM的闭环控制系统的故障诊断方法，其特征在于：所述步骤A包括如下步骤A1至步骤A4；步骤A1.定义目标设备所涉及存在设定值的各变量的数据分别与其设定值的差值、以及预设与目标设备所涉及故障相关的各传感检测，作为各待分析故障特征，并进入步骤A2；步骤A2.基于预训练目标设备所对应以预设各目标检测特征数据为输入、预设目标分析特征估计值为输出的反馈神经网络模型，定义反馈神经网络模型所输出目标分析特征估计值与目标分析特征计算值之间差值，作为待分析故障特征，然后进入步骤A3；步骤A3.采用卡尔曼滤波/粒子滤波方法估计获得与目标设备所涉及故障相关的各参数，作为待分析故障特征，然后进入步骤A4；步骤A4.基于各待分析故障特征分别对应预设各历史时间节点的数据值，采用PCA主成分分析法获取各待分析故障特征中的各主要成分待分析故障特征，作为目标设备所对应的各目标故障特征，并获得各目标故障特征分别对应预设各历史时间节点的数据值，构建目标设备所对应的目标故障特征数据矩阵。3.根据权利要求2所述一种基于CIOHMM的闭环控制系统的故障诊断方法，其特征在于：若目标设备为冷却盘管，所述步骤A2中，基于预训练冷却盘管所对应以冷冻水的流量混风流量混风温度T
a,mix
、冷冻水送水温度T
chw,sup
为输入、换热量Q
cc
估计值为输出的反馈神经网络模型，结合所获换热量Q
cc
计算值，定义反馈神经网络
模型所输出换热量Q
cc
估计值与换热量Q
cc
计算值之间差值，作为待分析故障特征，其中，c
pw
表示冷冻水的比热容，T
chw,rn
表示冷冻水回水温度。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：严颖，蔡骏，陈亮，贾红云，余彬，苏芮，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：