基于复杂网络的故障诊断方法研究及系统实现

发布时间：2017-08-24 05:15

  本文关键词：基于复杂网络的故障诊断方法研究及系统实现

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【摘要】：有关复杂网络领域的研究与应用一直是这几年研究的热点问题,本文通过建立化工过程的网络模型,利用复杂网络理论实现化工过程系统的故障诊断、系统的脆弱性分析,从而克服传统分析方法无法整体描述和刻画过程系统、抽取数据间的拓扑知识的缺点,避免以多变量统计方法为主的数据驱动技术所需高斯分布的严格假设条件,开拓新理论和新方法及其在化工过程领域的研究和应用,具有重要的理论意义和实际应用价值。本文所做的研究内容如下：①研究了复杂网络理论,提出了基于数据复杂网络理论的系统故障诊断方法。利用偏相关系数法确定变量间的关系,确定邻接矩阵,生成网络模型,从网络拓扑结构出发,辨别系统运行状态是否发生变化,对比系统正常运行时与故障时的网络特征变化,找到故障点；②研究了基于复杂网络拓扑结构的系统脆弱性分析,建立系统的网络模型,在此基础上,利用复杂网络中关键点和关键边的识别方法,提出系统脆弱性分析指标,对重要设备和链路重点监测,防止系统发生重大故障,并且对复杂系统的建设和评估有一定的指导意义；③开发了基于Python的故障诊断和系统脆弱性分析软件,以TE过程模型为研究应用对象,过程仿真验证本文所提出的方法的有效性与可行性。目前,在复杂过程系统中使用复杂理论来做故障诊断的技术并没有兴起,还处于实验并尝试阶段,还需要大量理论研究和实验验证。
【关键词】：复杂网络 故障诊断 系统脆弱性 TE过程
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP277;O157.5
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 课题背景和意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.2.1 复杂网络理论研究和应用14
• 1.2.2 化工过程故障诊断的研究和应用现状14-16
• 1.2.3 复杂网络理论在化工过程故障诊断方面的应用16-17
• 1.3 本文内容及组织结构17-19
• 第二章 复杂网络理论基础19-25
• 2.1 复杂网络模型19-21
• 2.1.1 规则网络模型19-20
• 2.1.2 随机网络模型20
• 2.1.3 小世界网络模型20-21
• 2.1.4 无标度网络模型21
• 2.2 复杂网络的拓扑性质21-23
• 2.2.1 节点度21-22
• 2.2.2 平均路经长度22-23
• 2.2.3 聚集系数23
• 2.2.4 节点介数与边介数23
• 2.3 本章小结23-25
• 第三章 基于复杂网络的故障诊断方法25-39
• 3.1 基于数据驱动的有向网络模型的构建25-28
• 3.1.1 数据标准化25-26
• 3.1.2 构建偏相关系数矩阵26-27
• 3.1.3 生成网络模型27-28
• 3.2 基于复杂网络的故障分析方法28-30
• 3.2.1 计算网络模型的特征参数28-29
• 3.2.2 基于特征参数的诊断方法29-30
• 3.3 实例验证30-37
• 3.3.1 TE过程模型30-32
• 3.3.2 TE过程的网络特征参数32-33
• 3.3.3 实例133-35
• 3.3.4 实例235-37
• 3.4 本章小结37-39
• 第四章 基于复杂网络的系统脆弱性分析方法39-49
• 4.1 基于系统的网络建模39
• 4.2 系统关键节点和关键边的识别方法39-41
• 4.2.1 关键节点的识别40-41
• 4.2.2 关键边识别41
• 4.3 基于复杂网络的系统脆弱性评价方法41-44
• 4.3.1 系统的功效与脆弱性41-42
• 4.3.2 系统发生故障的不同攻击方式42
• 4.3.3 系统脆弱性评价方法42-44
• 4.4 应用44-47
• 4.5 本章小结47-49
• 第五章 故障诊断与脆弱性分析软件原型系统设计与实现49-59
• 5.1 系统设计49-51
• 5.1.1 系统开发所需技术49-50
• 5.1.2 系统整体架构50-51
• 5.2 故障诊断模块的设计与实现51-54
• 5.2.1 数据预处理52
• 5.2.2 网络特征分析52-53
• 5.2.3 可视化53-54
• 5.3 脆弱性分析模块的设计与实现54-57
• 5.4 本章小结57-59
• 第六章 总结与展望59-61
• 6.1 总结59
• 6.2 展望59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-67
• 研究成果及发表的学术论文67-69
• 作者和导师简介69-70
• 附件70-71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 杜海峰;王娜;张进华;邵颉;王孙安;;基于复杂网络的故障诊断策略[J];机械工程学报;2010年03期

2 刘建香;;复杂网络及其在国内研究进展的综述[J];系统科学学报;2009年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 彭俊;复杂网络的拓扑结构及传播模型的研究[D];西安电子科技大学;2009年

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本文编号：729396