容錯控制系統(tǒng)故障診斷技術(編輯修改稿)
2025-06-20 10:33 本頁面
【文章內容簡介】 器 Y = CX 控制器 ― ?() tY ?X ?X B dt? C A D 神經網絡故障辨識器 ()te? 動態(tài)遞歸網絡 ? 記憶功能強 ? 收斂速度快 ? 魯棒性強 ……()xk ()yk2W 3W( 1 )uk ?1隱 層輸 出 層輸 入 層…………()cxk1隱 層輸 出 層輸 入 層關 聯(lián) 層……1W……1……11隱 層輸 出 層輸 入 層關 聯(lián) 層…………??1增加關聯(lián)層 增加自反饋 前饋網絡 Elman網絡 TDElman網絡 改進 Elman網絡算法 3 3 32 2 21 1 1( 1 ) ( )( 1 ) ( )( 1 ) ( )j j jj q j q j qj l j l j lw k w k ww k w k ww k w k w? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?3021 0 31()( 1 )()()jjhj q jjj l jjlw x kw u kxkwww????????? ? ?????其中： 00311( ( ) ( ) ) ( ) ( ) ( ) j= 1 ,2 , ,n( ) ( 1 )( ) ( 1 ) dhj j jjjjljl jly k y k gwfx k x kf x kww?????? ? ???? ? ?? ? ? ???非線性函數 Elman神經網絡收斂速度 BP Feedforward neural work TDElman neural work 快速收斂 !! Elman神經網絡辯識效果 辯識精度： TDElman輸出與系統(tǒng)的輸出吻合很好，相對誤差小于 % 魯棒性： 測量端和輸入端增加隨機干擾后，幾乎沒有對 Elman輸出產生影響。 放大器故障 TDElman網絡診斷曲線 t(s) x (mm) 故障閾值 故障閾值的影響因素： ?建模誤差 ?隨機干擾 ?輸入干擾因素 ?輸出干擾 ?參數漂移 m a xm in YY ( t )Y ??m a xm in Y( t )YY ??? ??( ) [ [ ( , ( ) ) ] ( ) ( ) ] [ ( ) ] ( )sms G d s s G s R d s? ? ? ?Δ?固定閾值： ?自適應閾值 自適應閾值模型 可測試性 [ ( )]( )R d s[ ( )]( )Y d s( ) ( ( ) , ( ) )s F R s Y s? ?( ) [ [ ( , ( ) ) ] ( ) ( ) ] [ ( ) ] ( )sms G d t s G s R d s? ? ? ?Δ建模誤差 參數漂移 干擾 輸入 輸出 修正 干擾影響 小波分解 ( ) ( ( ) , ( ) )( ) ( ( ) , ( ) )iiiis F R s Y st f r t y t????()t?自適應閾值獲取方法 ?小波分解（時頻）與重構： 1 2 1 2( ) ( ( ) , ( ) , , ( ) , ( ) , ( ) , , ( ) )pqs F R s R s R s Y s Y s Y s? ?1 2 1 2( ) ( ( ) , ( ) , , ( ) , ( ) , ( ) , , ( ) )pqt f r t r t r t y t y t y t? ?可以剔除干擾影響 時頻二維自適應閾值 輸入 輸出 隨機干擾 實際系統(tǒng) 輸入 系統(tǒng)模型 ━ 小波消噪 建模誤差 高精度TDElman神經網絡辯識器 小波包分解 小波包分解 神經網絡 殘差 自適應閾值 故障決策 舵機正常時自適應閾值試驗曲線 自適應閾值 殘差 故障監(jiān)控覆蓋率高 虛警率低 控制器故障故障診斷 自適應閾值 殘差 正常學習的自適應閾值 伺服閥故障的自適應閾值 決策過程 ? 系統(tǒng)的決策目的在于針對故障的部位、類型和大小采取相應的容錯處理。通常： m a xm i n YY ( t )Y ??m a xm i n Y( t )YY ??? ??二元假設決策 ? ? ?????1Z001FA dZ)HP (ZHZZPP? ? ?? ?????0ZD110 P1dZ)HP (ZHZZPP M假設 H0— 系統(tǒng)無故障 ； H1— 系統(tǒng)有故障 Z0— 觀測值落入 H0空間的區(qū)域； Z1— 觀測值落入 H1空間的區(qū)域。 虛警概率密度 漏檢概率密度 二元測試的目的 ? 達到非常小的誤差概率，即同時達到高的故障檢測率 PD→ max和虛警率 PFA → min。 ? 但要同時達到以上目的是相互矛盾的。例如，若取 Z= Z1，意味著 PDmax=，所有發(fā)生的故障都可檢測出來；但 PFA也要達到最大值 PFA=1，即所有正常情況都誤報為有故障。因此，必須折中選擇 PD 和 PFA. （ 1）錯誤概率最小的測試(Minimize Probability of Error ) ? 不正確決策概率： ? 使 Pe最小的測試稱為錯誤概率最小的測試 ? 在決策區(qū)域 Z1內，應滿足 P1P(Z| H1) P0P(Z| H0)；而在決策區(qū)域 Z0內，應使P1P(Z| H1) P0P(Z| H0)，即 : 1M0FA1M0FAe PPPP)P ( HP)P ( HPP ????? ?? ? TPPHZPHZP100110???HH決策函數 決策閾值 （ 2）最小費用測試 ? C0— 當 H1為真時被判為 H0的代價，即漏檢的代價系數； ? C1— 當 H0為真時被判為 H1的代價，即虛警的代價系數。 ? 正確的決策將不受懲罰，定義 Bayes系數： ? ? ? ?? ? ? ?? ? ZHZPPCHZPPCPCZHZPPCZHZPPCRZZ Zddd10 111000110001110?? ?
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