基于向量相似性度量与分析的工业系统故障诊断研究
发布时间：2020-12-23 06:12
工业系统的故障诊断对于提高系统的稳定性及安全性具有非常重要的作用。本文研究了基于向量相似性度量的工业故障定位,采用系统拓扑结构与数据驱动的机器学习方法相结合,利用多种变量数据矩阵的相似性度量进行故障诊断。本文主要的研究内容包括:基于模型部分信息的分布式故障诊断。设计了一种新的故障监测框架,将基于模型的故障监测框架和基于数据驱动的方法相结合,实现了串级工业过程中的故障监测和定位。通过划分子系统的方法对工业串级系统进行划分,将这些已知的模型信息与数据驱动的方法结合,弥补了数据驱动方法缺失模型结构信息的不足,提高了故障诊断的精度以及可解释性。基于优化的ReliefF特征选择算法故障部件定位。利用优化的ReliefF特征选择算法挑选与故障类别最为相关的特征,结合模型中特征采集的位置进行故障定位。利用工业系统在运行过程中会产生大量信息来反应出系统状态的变化,提取可用于系统状态监测的信息,并得到引起系统故障的最原始的变量。基于扩散距离k近邻的故障识别分类策略及应用。利用扩散映射（Diffusion Maps,DM）的思想,将非线性的高维数据映射到保留数据低维流形的扩散空间,发掘高维数据的潜在几何特...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
故障诊断流程图
图 1-1 故障诊断流程图Fig. 1-1 Flow chat of fault diagnosis1.2.2 基本方法详解工业过程的故障诊断涉及控制理论、模式识别、人工智能、模糊理论和统计学等多门学科[7]。它具有针对性强、目的明确和应用领域广泛等特点。上个世纪 70年代，国内外专家学者对故障诊断的研究工作就已经展开，陆续提出故障诊断滤波器的概念[8]、物理冗余由解析冗余代替的故障诊断思想等。这些新思想的出现为故障诊断的发展做出了铺垫。此后，学术界对这类方法又逐渐进行了深入的研究，取得了一系列的学术成果[9-13]。经过了近 30 年的发展，美国学者Venkatasubramanian 在其综述性文章文献[14]中对故障诊断方法做出了总结及分类。故障诊断基本方法的分类如图 1-2 所示，具体分析如下：
图 1-3 相似性度量的分类图Fig. 1-3 Classification of similarity measure由于故障发生的情况一般十分复杂多变，从实际工业系统中提取出来的度耦合，且具有很强的非线性和非高斯性，高效的从中提取出正常数据样障数据样本之间的相似性，特征与正常或故障样本之间的相关性，为数据确合适的相似性度量方法，对于故障诊断具有十分重要的意义。相似性度量用于评价两事物间相近程度，二者越接近，它们的相似性度，反之，二者越疏远，它们的相似性度量就越小[38]。常用的相似性度量的：相关系数（衡量特征之间接近程度）、相似系数（衡量样本之间接近程度似性度量的分类如图 1-3 所示。相似系数一般用于衡量样本之间的接近程度，基本思想是：一个系统由有n个特征属性的样本组成，每个对象由n维空间上的一个点来表征，该点的坐标对应表示该对象的第i个特征属性的值，其中 i 1,2,3, ,n。两点之离越大，对应的两个对象之间的特征差异越大，那么这两个对象的相似性越之，两点距离越小，对象特征差异越大，相似性就越大。下面简要介绍明
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于TOPSIS的故障树综合分析方法研究[J]. 饶毅,徐丙立,荆涛,赵秀玉,张飞. 微电子学与计算机. 2017(12)
[2]基于故障树方法的并联机器人失效分析[J]. 牛越峰,温庆荣. 科技导报. 2016(23)
[3]基于故障树的GIS设备SF6气体泄漏分析[J]. 刘建月,张志东,李秀广. 高压电器. 2016(12)
[4]基于局部均值分解与拉普拉斯特征映射的滚动轴承故障诊断方法[J]. 徐倩倩,刘凯,侯和平,徐卓飞. 中国机械工程. 2016(22)
[5]直接验证的封装式特征选择方法[J]. 汪文勇,刘川,赵强,沈晓明,丘晓彤. 电子科技大学学报. 2016(04)
[6]基于Minkowski距离的一致聚类改进算法及应用研究[J]. 徐德刚,徐戏阳,陈晓,赵盼磊,苏志芳,谢永芳,阳春华. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(04)
[7]基于Isomap和IGA-SVM的齿轮箱故障诊断研究[J]. 刘志川,唐力伟,曹立军. 机械强度. 2016(01)
[8]k近邻补值方法在工业过程故障诊断中的应用[J]. 李元,吴杰,王国柱. 上海交通大学学报. 2015(06)
[9]基于改进二叉树支持向量机的多故障分类算法[J]. 李伟伟,王莉,张琳,刘进. 探测与控制学报. 2015(03)
[10]固体氧化物燃料电池平板式电池堆的研究进展[J]. 宋世栋,韩敏芳,孙再洪. 科学通报. 2014(15)
博士论文
[1]基于特征提取与信息融合的工业过程监测研究[D]. 童楚东.华东理工大学 2015
[2]平板式固体氧化物燃料电池系统的动态建模与控制[D]. 蒋建华.华中科技大学 2013
[3]高维数据的特征选择及基于特征选择的集成学习研究[D]. 张丽新.清华大学 2004
[4]基于数据驱动的流程工业性能监控与故障诊断研究[D]. 郭明.浙江大学 2004
硕士论文
[1]高压断路器在线监测与故障诊断系统的研究[D]. 彭搏.上海交通大学 2013
[2]基于CLIPS的船舶机舱设备故障诊断专家系统研究[D]. 杨家涛.武汉理工大学 2012
[3]固体氧化物燃料电池监测和故障诊断平台的研制[D]. 胡刚.华中科技大学 2012
本文编号：2933212
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
故障诊断流程图
图 1-1 故障诊断流程图Fig. 1-1 Flow chat of fault diagnosis1.2.2 基本方法详解工业过程的故障诊断涉及控制理论、模式识别、人工智能、模糊理论和统计学等多门学科[7]。它具有针对性强、目的明确和应用领域广泛等特点。上个世纪 70年代，国内外专家学者对故障诊断的研究工作就已经展开，陆续提出故障诊断滤波器的概念[8]、物理冗余由解析冗余代替的故障诊断思想等。这些新思想的出现为故障诊断的发展做出了铺垫。此后，学术界对这类方法又逐渐进行了深入的研究，取得了一系列的学术成果[9-13]。经过了近 30 年的发展，美国学者Venkatasubramanian 在其综述性文章文献[14]中对故障诊断方法做出了总结及分类。故障诊断基本方法的分类如图 1-2 所示，具体分析如下：
图 1-3 相似性度量的分类图Fig. 1-3 Classification of similarity measure由于故障发生的情况一般十分复杂多变，从实际工业系统中提取出来的度耦合，且具有很强的非线性和非高斯性，高效的从中提取出正常数据样障数据样本之间的相似性，特征与正常或故障样本之间的相关性，为数据确合适的相似性度量方法，对于故障诊断具有十分重要的意义。相似性度量用于评价两事物间相近程度，二者越接近，它们的相似性度，反之，二者越疏远，它们的相似性度量就越小[38]。常用的相似性度量的：相关系数（衡量特征之间接近程度）、相似系数（衡量样本之间接近程度似性度量的分类如图 1-3 所示。相似系数一般用于衡量样本之间的接近程度，基本思想是：一个系统由有n个特征属性的样本组成，每个对象由n维空间上的一个点来表征，该点的坐标对应表示该对象的第i个特征属性的值，其中 i 1,2,3, ,n。两点之离越大，对应的两个对象之间的特征差异越大，那么这两个对象的相似性越之，两点距离越小，对象特征差异越大，相似性就越大。下面简要介绍明
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于TOPSIS的故障树综合分析方法研究[J]. 饶毅,徐丙立,荆涛,赵秀玉,张飞. 微电子学与计算机. 2017(12)
[2]基于故障树方法的并联机器人失效分析[J]. 牛越峰,温庆荣. 科技导报. 2016(23)
[3]基于故障树的GIS设备SF6气体泄漏分析[J]. 刘建月,张志东,李秀广. 高压电器. 2016(12)
[4]基于局部均值分解与拉普拉斯特征映射的滚动轴承故障诊断方法[J]. 徐倩倩,刘凯,侯和平,徐卓飞. 中国机械工程. 2016(22)
[5]直接验证的封装式特征选择方法[J]. 汪文勇,刘川,赵强,沈晓明,丘晓彤. 电子科技大学学报. 2016(04)
[6]基于Minkowski距离的一致聚类改进算法及应用研究[J]. 徐德刚,徐戏阳,陈晓,赵盼磊,苏志芳,谢永芳,阳春华. 湖南大学学报(自然科学版). 2016(04)
[7]基于Isomap和IGA-SVM的齿轮箱故障诊断研究[J]. 刘志川,唐力伟,曹立军. 机械强度. 2016(01)
[8]k近邻补值方法在工业过程故障诊断中的应用[J]. 李元,吴杰,王国柱. 上海交通大学学报. 2015(06)
[9]基于改进二叉树支持向量机的多故障分类算法[J]. 李伟伟,王莉,张琳,刘进. 探测与控制学报. 2015(03)
[10]固体氧化物燃料电池平板式电池堆的研究进展[J]. 宋世栋,韩敏芳,孙再洪. 科学通报. 2014(15)
博士论文
[1]基于特征提取与信息融合的工业过程监测研究[D]. 童楚东.华东理工大学 2015
[2]平板式固体氧化物燃料电池系统的动态建模与控制[D]. 蒋建华.华中科技大学 2013
[3]高维数据的特征选择及基于特征选择的集成学习研究[D]. 张丽新.清华大学 2004
[4]基于数据驱动的流程工业性能监控与故障诊断研究[D]. 郭明.浙江大学 2004
硕士论文
[1]高压断路器在线监测与故障诊断系统的研究[D]. 彭搏.上海交通大学 2013
[2]基于CLIPS的船舶机舱设备故障诊断专家系统研究[D]. 杨家涛.武汉理工大学 2012
[3]固体氧化物燃料电池监测和故障诊断平台的研制[D]. 胡刚.华中科技大学 2012
本文编号：2933212
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