自確認(rèn)多功能傳感器的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、自確認(rèn)多功能傳感器是一種不但能同時(shí)檢測(cè)多個(gè)被測(cè)量,而且可在線確認(rèn)自身工作狀態(tài)的新型傳感器,主要功能是:可對(duì)傳感器故障進(jìn)行檢測(cè)和隔離,并用最佳估計(jì)值代替錯(cuò)誤輸出值實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復(fù);可在線輸出確認(rèn)不確定度(ValidatedUncertainty,VU)來(lái)指示確認(rèn)測(cè)量值的準(zhǔn)確度范圍;可對(duì)多功能傳感器健康評(píng)估。本課題得到國(guó)家自然科學(xué)基金資助,旨在研究各種狀態(tài)自確認(rèn)方法,解決自確認(rèn)多功能傳感器的若干關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　

2、為驗(yàn)證研究的自確認(rèn)多功能傳感器關(guān)鍵技術(shù)的可行性,設(shè)計(jì)一種自確認(rèn)多功能傳感器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),對(duì)多功能傳感器進(jìn)行標(biāo)定和測(cè)試,在分析各敏感單元的失效機(jī)理及故障模式基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)故障仿真和故障疊加電路來(lái)模擬產(chǎn)生各種真實(shí)故障,進(jìn)而論證多故障時(shí)各種狀態(tài)自確認(rèn)方法的有效性。
　　針對(duì)自確認(rèn)多功能傳感器的多故障檢測(cè)及數(shù)據(jù)恢復(fù)問(wèn)題,研究一種基于主元分析—小波相關(guān)向量機(jī)的數(shù)據(jù)自確認(rèn)方法,將傳統(tǒng)的單一故障擴(kuò)展到多個(gè)故障。利用主元分析方法分析多敏感單元間的內(nèi)在關(guān)

3、系,研究測(cè)試樣本在殘差空間內(nèi)投影量的變化次數(shù)與多故障檢測(cè)的關(guān)系,以及該模型的故障檢測(cè)能力。通過(guò)比較相關(guān)向量機(jī)(RelevanceVectorMachine,RVM)在徑向基、MexicanHat及Morlet小波等不同類型核函數(shù)下的預(yù)測(cè)性能,選取基于小波平移不變核函數(shù)的小波相關(guān)向量機(jī)預(yù)測(cè)器(WaveletRVM,WRVM)來(lái)提高建模速度和抗噪性能,并利用WRVM模型進(jìn)行多故障的在線隔離及其數(shù)據(jù)恢復(fù),與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法相比,該方法在小樣本條件

4、下顯著提高了數(shù)據(jù)恢復(fù)的精度和實(shí)時(shí)性。
　　針對(duì)自確認(rèn)多功能傳感器的信號(hào)重構(gòu)及其VU的在線評(píng)定問(wèn)題,研究一種基于多變量相關(guān)向量機(jī)(MultivariateRVM,MVRVM)和確認(rèn)的隨機(jī)模糊變量(ValidatedRandomFuzzyVariables,VRFV)的確認(rèn)測(cè)量值及其VU計(jì)算方法。在多功能傳感器信號(hào)重構(gòu)中的小樣本和非線性條件下,MVRVM方法具有泛化性能好、稀疏性強(qiáng)和單模型多輸出等優(yōu)點(diǎn),為此利用該方法進(jìn)行多個(gè)被測(cè)物理量

5、的確認(rèn)測(cè)量值計(jì)算,與復(fù)合式RVM相比,提高了狀態(tài)自確認(rèn)效率。為進(jìn)一步獲取確認(rèn)測(cè)量值的不確定度,在分析聯(lián)合的數(shù)學(xué)變量VRFV的cutsα?與不確定度的關(guān)系基礎(chǔ)上,研究不同類型的故障對(duì)確認(rèn)測(cè)量值的差異性影響,并針對(duì)傳感器正常工作和故障兩種情況,提出一種基于VRFV的VU評(píng)定方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法適用于自確認(rèn)多功能傳感器的在線VU評(píng)定,并利用傳統(tǒng)的GUM方法對(duì)其有效性進(jìn)行論證。
　　針對(duì)自確認(rèn)多功能傳感器的健康評(píng)估問(wèn)題,提出一種定量