【正文】 09:12:1609:12:1609:123/27/2023 9:12:16 AM 1越是沒有本領(lǐng)的就越加自命不凡。 09:12:1609:12:1609:12Monday, March 27, 2023 1乍見翻疑夢，相悲各問年。 ? ?V如果第 i個傳感器中發(fā)生了故障，意味著在 方向上的殘差范數(shù)的增大。是指系統(tǒng)連續(xù)偏離正常功能，且其程度不斷加劇，使設(shè)備基本功能不能保證 1. Introduction Hunan University of Technology ? 診斷技術(shù)可以說幾乎是與機器的發(fā)明同時產(chǎn)生的 ? 本世紀(jì) 60年代，起源于工業(yè)發(fā)達(dá)的歐美國家和亞洲的日本 ? 70年代中期進入蓬勃發(fā)展的階段 ? 進入 80年代以后，已經(jīng)形成了集眾多現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)于一體的，一門既注重理論研究，又注重實際應(yīng)用的新興交叉學(xué)科 1. Introduction Hunan University of Technology Basic concepts of fault diagnosis Technique Faults Classification Basic tasks of fault diagnosis Performance indices Classification of fault diagnosis methods Hunan University of Technology 2. Some Problems of FD Technique 故障診斷技術(shù)的回顧與展望 ? 故障 (fault)：系統(tǒng)至少一個特性或參數(shù)出現(xiàn)較大偏差，超出了可接受的范圍。它們能引起系統(tǒng)輸出的變化，這些變化同時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、模糊集理論、信息處理、模式識別人工智能等學(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（ fault detection） ? 故障分離（ fault isolation） 故障識別（ identification） 故障診斷（ diagnosis） Hunan University of Technology 故障檢測與分離（識別）－－ FDI 故障檢測與診斷－－ FDD 故障的評價與決策－－ FED, Fault Evaluation and Decision The basic tasks of the supervision system Equi pm ent sand Proce ssSensorSensorSensor信號處理FaultDiagnosisEva lua ti onandDec isionSignalProce ss ingOutputSignal Acquisi ti on Basic Tasks of Fault Diagnosis Hunan University of Technology ◆ 檢測性能指標(biāo)（ Detection Performance Index） ﹡ 早期檢測的靈敏度 ﹡ 故障檢測的及時性 ﹡ 故障的誤報率和漏報率 ◆ 診斷性能指標(biāo)（ Diagnosis Performance Index） ﹡ 故障分離能力 ﹡ 故障辨識的準(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應(yīng)關(guān)系 最簡單的故障檢測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) ) 如使用一個傳感器信號 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) ※ 基于知識的方法 (knowledgebased) ※ 基于信號處理的方法 (Signalprocessingbased) 基于知識 的方法 基于解析 模型的方法 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法 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 模式識別方法 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法 模糊推理模式 模式識別方法 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)估計方法 基于觀測器方法 等價空間方法 信號處理方法 機器學(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 多元統(tǒng)計分析 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 校驗由相同的過程輸入信號驅(qū)動的過程解析模型的輸出與實際系統(tǒng)的測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 故障的知識過程輸入 過程輸出殘 差 生 成 殘 差 評 價殘 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) ◆ 對于某個特定的預(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）評價 (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 ? 基于觀測器方法 (Observerbased) ? 等價空間方法 (Parity Space) （或奇偶方程、奇偶關(guān)系、奇偶空間）方法 ? 參數(shù)估計方法 (Parameter Estimation) FDIA系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵 抑制信號中不感興趣部分而加強其中反映故障的部分，以區(qū)分故障與模型不確定性和未知輸入的影響 基于模型 FDIA系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo) 使 FDIA系統(tǒng)對故障具有盡可能大的靈敏度，而同時對不感興趣信號的影響具有盡可能大的魯棒性 Hunan University of Technology The General Procedure of Modelbased FD FD系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)包括如下任務(wù) ◆ 設(shè)計一個殘差生成器，對故障具有高的靈敏度而對模型 不確定具有強的魯棒性 ◆ 通過選擇殘差評價函數(shù)定義征兆，以保證所檢測的關(guān)于 故障的信息不被丟失 ◆ 進一步分析殘差或開發(fā)征兆，獲得更多的關(guān)于故障的知 識，以便指導(dǎo)決策或?qū)嵤┤蒎e控制 Hunan University of Technology The General Procedure of Modelbased FD Hunan University of Tech