【正文】 gnosis Parity Space Approach 等價(jià)空間方法的基本思想是提供一個(gè)合適的被監(jiān)控系統(tǒng)的測(cè)量一致性 (奇偶性 )校驗(yàn) Hunan University of Technology 3 Basic Principles Modelbased Fault Diagnosis 對(duì)于硬件 (直接 )冗余，應(yīng)多于傳感器最小數(shù)，也就是說， y(k) 的維數(shù)應(yīng)大于 x(k)的維數(shù) 首先考慮使用 m個(gè)傳感器， n維向量的測(cè)量問題，其測(cè)量方程為： ( ) ( ) ( ) ( )y k Cx k f k d k? ? ?mn?系 統(tǒng) 動(dòng) 態(tài) 傳感器 C 殘差生成器 V 殘差 r 基于硬件（直接）冗余的殘差生成結(jié)構(gòu) ()ran k C n? Hunan University of Technology Parity Space Approach 為了檢測(cè)分離故障的目的，向量 y(k)可以組合成一組線性無關(guān)的等價(jià)等式來生成等價(jià)向量 (殘差 )： ( ) ( )r k V y k?矩陣 V必須滿足： 0VC ? 1 1 1( ) [ ( ) ( ) ] [ ( ) ( ) ]m m mr k v f k d k v f k d k? ? ? ? ?由 V的列所張成的 空間 稱為“ 等價(jià)空間 ” ，也就是說，V的列構(gòu)成了這個(gè)空間的基。 , { 1 , 2 , ..., }m a x{ } 。 :12:1609:12Mar2327Mar23 1故人江海別，幾度隔山川。 09:12:1609:12:1609:123/27/2023 9:12:16 AM 1成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。 , March 27, 2023 閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。 2023年 3月 27日星期一 9時(shí) 12分 16秒 09:12:1627 March 2023 1一個(gè)人即使已登上頂峰，也仍要自強(qiáng)不息。 :12:1609:12Mar2327Mar23 1越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯(cuò)兒。 09:12:1609:12:1609:12Monday, March 27, 2023 1不知香積寺，數(shù)里入云峰。 :12:1609:12:16March 27, 2023 1他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。 基于假設(shè) ：故障是反映在物理系統(tǒng)參數(shù)中的，如磨擦，質(zhì)量，膠粘性、抵抗性、感應(yīng)系數(shù)、容量等。 iv Hunan University of Technology Parity Space Approach 故障檢測(cè)決策函數(shù)（ fault detection decision function） ( ) ( ) ( )TD F D k r k r k?故障分離決策函數(shù)（ fault isolation decision function） ( ) ( ) 。它們能引起系統(tǒng)輸出的變化，這些變化同時(shí)也受已知輸入的影響 Hunan University of Technology Fault Classification Basic Tasks of Fault Diagnosis 故障診斷是一門綜合性技術(shù)，其研究涉及到多門學(xué)科，如控制理論 （經(jīng)典、現(xiàn)代、魯棒、自適應(yīng)）、可靠性理論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、模糊集理論、信息處理、模式識(shí)別人工智能等學(xué)科理論 Hunan University of Technology 2. Some Problems of FD Technique Basic Tasks of Fault Diagnosis ? 故障建模（ fault modeling） ? 故障檢測(cè)（ fault detection） ? 故障分離（ fault isolation） 故障識(shí)別（ identification） 故障診斷（ diagnosis） Hunan University of Technology 故障檢測(cè)與分離（識(shí)別）－－ FDI 故障檢測(cè)與診斷－－ FDD 故障的評(píng)價(jià)與決策－－ FED, Fault Evaluation and Decision The basic tasks of the supervision system Equi pm ent sand Proce ssSensorSensorSensor信號(hào)處理FaultDiagnosisEva lua ti onandDec isionSignalProce ss ingOutputSignal Acquisi ti on Basic Tasks of Fault Diagnosis Hunan University of Technology ◆ 檢測(cè)性能指標(biāo)（ Detection Performance Index） ﹡ 早期檢測(cè)的靈敏度 ﹡ 故障檢測(cè)的及時(shí)性 ﹡ 故障的誤報(bào)率和漏報(bào)率 ◆ 診斷性能指標(biāo)（ Diagnosis Performance Index） ﹡ 故障分離能力 ﹡ 故障辨識(shí)的準(zhǔn)確性 ◆ 綜合性能指標(biāo)（ Comprehensive Performance Index） ﹡ 魯棒性 ﹡ 自適應(yīng)能力 ﹡ 安全性 ﹡ 可靠性 Performance Indices Hunan University of Technology 2. Some Problems of FD Technique 2. Some Problems of FD Technique Hunan University of Technology Classification of Fault Diagnosis Methods 診斷方法的研究在于：尋找征兆與故障之間的有效對(duì)應(yīng)關(guān)系 最簡單的故障檢測(cè)方法就是所謂界限判別法 也即判別兩類過程狀態(tài) (正常和異常狀態(tài) ) 如使用一個(gè)傳感器信號(hào) x，可按如下條件描述： 如果 x＜ Hth，那么狀態(tài)正常，否則狀態(tài)異常 Classification of Fault Diagnosis Methods Hunan University of Technology 國際故障診斷權(quán)威，德國的 故障診斷方法可以分為 ※ 基于模型的方法 (modelbased) ※ 基于知識(shí)的方法 (knowledgebased) ※ 基于信號(hào)處理的方法 (Signalprocessingbased) 基于知識(shí) 的方法 基于解析 模型的方法 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法 故 障 診 斷 方 法 基于癥狀 的方法 基于定性 模型的方法 專家系統(tǒng)方法 模式識(shí)別方法 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法 模糊推理模式 模式識(shí)別方法 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法 模糊推理模式 最小二乘法 濾波器方法 參數(shù)估計(jì)方法 基于觀測(cè)器方法 等價(jià)空間方法 信號(hào)處理方法 機(jī)器學(xué)習(xí) 信息融合 /粗糙集 譜分析 小波變換 主元分析法 Fisher判別分析法 偏最小二乘方法 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 有向圖 故障樹 支持向量機(jī) 多元統(tǒng)計(jì)分析 相關(guān)分析 /子空間法 The General Procedure of Modelbased FD Modeling of Faults Observerbased Approach Parity Space Approach Parameter Estimation Approach Hunan University of Technology 3 Basic Principles Modelbased Fault Diagnosis 故障診斷技術(shù)的回顧與展望 基本思想 校驗(yàn)由相同的過程輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng)的過程解析模型的輸出與實(shí)際系統(tǒng)的測(cè)量輸出之間的一致或不一致性 The General Procedure of Modelbased FD Hunan University of Technology 3 Basic Principles Modelbased Fault Diagnosis 過 程過程名義模型 殘差處理 決策邏輯 故障的知識(shí)過程輸入 過程輸出殘 差 生 成 殘 差 評(píng) 價(jià)殘 差故障診斷Hunan University of Technology The General Procedure of Modelbased FD Schematic description of the modelbased fault diagnosis scheme 通常所采用的過程解析模型有兩種不同的策略 ◆ 模擬名義的或無故障的特性模型 (Nominal model/ Faultfree model) ◆ 對(duì)于某個(gè)特定的預(yù)知故障建立其故障特性模型 (Faulty model) Hunan University of Technology The General Procedure of Modelbased FD FD任務(wù)分兩步完成 ?殘差（征兆）生成 (Residual/Symptom Generation) ?殘差（征兆）評(píng)價(jià) (Residual /Symptom Evaluation) Hunan University of Technology The General Procedure of Modelbased FD 基于解析模型的殘差生成方法主要有三種 ? 基于觀測(cè)器方法 (Observerbased) ? 等價(jià)空間方法 (Parity Space)