基于多元統(tǒng)計分析的過程系統(tǒng)故障診斷方法研究.pdf

1、當今，現(xiàn)代工業(yè)過程系統(tǒng)由于其強耦合性，當一個部件出現(xiàn)了故障，會引起鏈式反應，甚至導致災難性事故。所以，保證系統(tǒng)的安全性和可靠性至關重要，而故障診斷技術為其提供了一條重要的途徑?；谛盘柼幚淼亩嘣y(tǒng)計分析故障診斷方法是故障診斷領域的一個重要分支。
　　 本論文以多元統(tǒng)計分析為理論基礎，研究了主元分析方法(Principal ComponentAnalysis，PCA)及其在非線性方面的改進、重構方法，提出了一種改進的重構方法，并將

2、這些方法用于TE過程和四容水箱過程系統(tǒng)進行故障仿真。論文的主要研究內容如下:
　　 (1)闡述了基于主元分析的故障診斷方法的基本理論，在此基礎上，綜合SPE統(tǒng)計量和Hotelling T2統(tǒng)計量，本文給出了一種綜合統(tǒng)計量。通過將小波去噪引入主元分析中，提出了一種改進的PCA方法，從而提高故障的檢出率。
　　 (2)傳統(tǒng)的主元分析方法不能對非線性過程系統(tǒng)實現(xiàn)有效的故障診斷，因此，針對非線性系統(tǒng)，研究了核主元分析法(Kern

3、el Principal Component Analysis，KPCA)。并以核函數(shù)的偏導數(shù)為基礎，研究了一種基于貢獻圖的KPCA故障辨識方法。通過仿真結果對比，驗證了KPCA方法的有效性及優(yōu)勢。
　　 (3)研究了基于SPE統(tǒng)計量的故障辨識方法和基于Hotelling T2統(tǒng)計量的故障辨識方法。并利用兩個子空間的故障可分離幅值構造的一種相對故障分離能力指標，實現(xiàn)對這兩種故障辨識方法的故障分離能力的比較。綜合前面兩種方法，研究

4、了一種基于綜合重構的故障辨識方法，并定義了一種基于綜合重構的故障辨識指標，從而提高故障辨識的準確率。同時，提出了一種奇異值分解方法，以提取兩個子空間的故障特征。在此基礎上，提出了一種基于小波去噪與故障重構的故障辨識方法，并定義了兩種相對故障分離能力指標，以實現(xiàn)濾波前后故障分離能力的比較。通過比較TE過程的故障辨識仿真結果，驗證了將小波去噪引入重構方法中的有效性及實用性。
　　 (4)利用MATLAB/Simulink構建了一個四