基于量测一致性的联邦滤波故障检测方法研究

针对联邦滤波器的信息融合特点,提出了一种基于测量一致性的传感器故障检验方法.该方法利用融合状态递推器对各个子传感器的量测预报与各传感器量测之间的偏差构造统计量,进行故障检测,可以实现先检测后滤波,在子滤波器启动之前确定对应传感器量测的有效性.仿真结果表明,该方法具有较高的故障检测灵敏度.     

基于自主诊断重构技术的航天器故障检测系统设计

传统航天器故障检测系统姿态定位能力较差,导致不能突破阈值,准确实现检测,且传统系统不具备重构能力;为解决上述问题,基于自主诊断重构技术,提出了一种故障检测的新方法,优化设计了航天器故障检测系统的硬件和软件部分,硬件设计采用EEC-I型检测器,为保证检测器的运行,对检测器的电压与电流范围进行了设置;设计采用MATLAB的数据采集器,选用Telnet接入端口,实现采集器的通信,确保数据的顺利采集;采用FIR滤波器,为保证信号的完整性对通带和阻带进行设置;设计采用4NIC-UPS27型号一体化不间断电源为航天器故障检测系统提供动能;软件设计基于自主诊断重构技术的航天器故障检测系统流程,运用小波网络算法对航天器的姿态角数据进行分析,预测航天器的姿态角的安全阈值,最后利用残差数据分布概率模型进行航天器故障诊断;实验结果表明,设计的基于自主诊断重构技术的航天器故障检测系统能够很好地从X、Y、Z三个轴进行检测,确定不同方位的航天器故障,在设定阈值后,提出的检测系统能够很好地分析阈值,实现残差突破,同时具备路线重构能力。     

基于联合压缩感知重构的网络通信故障检测系统设计

针对当前故障检测系统检测网络通信故障信号时存在不精准的问题,设计了基于联合压缩感知重构的网络通信故障检测系统。结合联合压缩感知理论,设计系统总体结构。选用光时域反射仪F7高端电信级光缆故障光纤测试仪OTDR作为系统硬件,依据工作原理,判断通信网络传输特性,设置菜单按钮,缩放、等比、还原检测出的波形。采用AD8066型号低噪声放大器,设计电流电压转换电路,在反馈电阻两端并联一个电容以抑制噪声,并利用单色驱动器24-40W激光驱动器为激光电源提供电流,使脉冲信号转换为电信号。在J2SE平台下,设计中心服务功能,通过激光驱动发射正脉冲,使格雷互补码偏置到峰值的一半左右,实现格雷互补码在OTDR中应用,依据系统检测流程,完成网络通信故障检测。系统性能测试结果表明,基于联合压缩感知重构检测系统对网络通信故障信号检测结果较为精准,误差最大为0.3dB,为网络运行维护奠定基础。     

基于磁阻传感器与加速度计复合的姿态角检测技术

针对基于三维磁阻传感器解算姿态角时,解算结果会因符号变号出现较大解算误差,并需要已知其中一个姿态角方可解算另外2个姿态角,提出基于磁阻传感器与加速度计复合的姿态角解算算法,利用加速度计单独解算的倾斜角为地磁传感器解算提供一个姿态角,在地磁俯仰角阈值处以加速度计解算的横滚角代替磁阻传感器解算的横滚角,从而能实现同时测量3个姿态角,并在实验室进行了试验,达到预期的效果,为特殊行业对象的姿态角定姿提供一种新的方法思路。     

机载位移传感器故障检测与信号重构

为了避免机载系统故障诊断与重构中单纯增加余度数目所带来的问题,针对电传飞控系统中应用较多的位移传感器,提出了一种基于特征的检测电路、检测方法以及信号重构方案;方案基于位移传感器工作时两次级线圈回路电压和值恒定的特征,实现了对初级、次级回路的一次断线检测,在检测到次级线圈一次断线时,又利用正常工作特征并根据另一次级线圈所获得的信息对断线信号进行重构;分析和测试表明,所提出的位移传感器故障检测以及重构算法仅需增加极少的硬件电路,且检测及重构方法实时性高,在不增加传感器余度数目的条件下,能大大提高系统的可靠性.     

基于故障重构的故障识别

针对基于主元分析(Principal Component Analysis,PCA)的统计过程性能监测法,尽管不依赖于精确的数学模型,然而却限制了其在故障诊断方面的能力问题,在故障重构技术的基础上,研究了基于统计量的故障诊断问题,获得了主元子空间中故障可重构性的理论条件,提出了故障识别指标和诊断算法.通过对双效蒸发过程...     

一种基于全维和降维观测器的故障检测和重构方法

针对不确定性非线性系统,讨论基于观测器的执行器故障的检测和重构方法.首先,通过设计滑模全维观测器,产生对干扰具有鲁棒性、对故障具有敏感性的残差,来达到故障检测的目的;然后,设计能直接消去干扰和故障影响的降维观测器来达到状态渐近收敛估计,并在此基础上,提出故障重构方法;基于微分方程的数值解方法和函数微分的数值解方法,给出一种故障重构的数值解方法;最后,对一个实际模型进行仿真,结果表明了该方法的实用性.     

基于未知输入观测器的非线性广义系统执行器故障检测和重构

针对一类含有未知扰动广义非线性系统的执行器故障,本文提出一种重构算法。首先设计未知输入观测器对干扰鲁棒,作为故障检测观测器。检测到发生故障后,通过提出含有误差比例项和积分项的故障估计算法,形成自适应观测器,实现准确快速地估计故障,同时估计状态变量。根据李雅普诺夫稳定理论给出估计误差一致最终有界的充分条件。最后仿真验证该类观测器和重构算法的有效性。     

基于动态建模与重构的列车轴承故障检测和定位

列车运行时轴承故障的检测与定位对于列车运行安全与健康维护至关重要. 现有的轴承故障报警系统主要是基于单一轴温变量的规则诊断, 报警不及时. 针对上述问题, 本文结合运行于相似环境和速度的同车多轴轴温的相关性及轴温动态性, 提出了一种数据驱动的基于多轴轴温动态潜结构的列车轴承故障检测与定位方法. 首先, 提出基于动态内在典型相关分析(Dynamic-inner canonical correlation analysis, DiCCA)的列车多轴轴温动态潜结构建模方法; 其次, 利用所建立的模型, 提出基于DiCCA综合指标的列车轴承故障检测方法; 在此基础上, 提出基于DiCCA多向重构的列车轴承故障定位方法. 利用某列车实际运行时的轴温数据进行验证, 结果表明了所提方法的有效性.     

基于故障定位集的无线传感器网络故障检测

由于无线传感器网络(WSN)节点的位置分布广,网络出现故障后如何进行故障检测以实现功能的恢复显得尤其困难,因此,探索快速有效的网络故障检测方法对于大规模WSN的可靠应用很有必要;基于最小故障定位集,提出了一种新的故障定位和故障检测方法;该方法在WSN分布式结构模型基础上,将网络节点与节点间的连接关系以图的方式进行描述,利用最短路径分析方法,来对WSN中出现的故障进行定位和检测;应用分析表明,该算法可以快速有效实现WSN故障定位与检测.     

基于BP网络的航空发动机传感器硬故障检测

研究了航空发动机传感器的故障类型.针对传感器硬故障本身的特点,使用神经网络训练并建立发动机传感器模型,依据建立的模型线计算出传感器正常运行时上下阈值,最后将计算出来的阈值嵌入到工控机中,进行航空发动机传感器在线实时硬故障检测的仿真模拟.整个算法软件采用C++语言编写,占用资源少、运行速度快、精度高、实时性强,根据仿真图形分析,该算法软件能够准确地监测航空发动机传感器的故障.     

基于偏最小二乘得分重构的质量相关故障检测

偏最小二乘(PLS)作为一种典型的多元统计分析方法被广泛用于多变量统计过程监测,通常要求数据满足高斯–马尔科夫定理.当数据存在多模态或过程变量非线性相关时,基于PLS方法的故障检测性能将受到影响.为此,本文提出一种基于PLS得分重构的故障检测方法(SR–PLS).首先,利用PLS将输入空间分解为质量相关空间与质量无关空间;其次,利用类k邻近规则(k NN)对当前得分向量进行重构,得到重构得分向量;最后利用重构得分构造统计量,由核密度估计(KDE)得到控制限,进行故障检测.本方法降低了变量间的非线性与数据多模态对过程故障检测的影响,提高了故障检测率.将所提方法应用于两个数值仿真例子与田纳西伊士曼过程(TEP),并与PLS,KPLS, LNS–PLS进行对比分析,证明该算法的优越性与有效性.     

改进LSTM-RF算法的传感器故障诊断与数据重构研究

针对传感器的故障诊断与故障数据重构问题,提出一种基于改进型长短期记忆网络(LSTM)和随机森林(RF)的混合算法.首先,运用改进型LSTM算法对传感器的输出序列进行预测,将预测值与实际值作差得到残差序列.然后,通过RF算法对残差序列进行分类,识别出传感器的故障状态.当传感器诊断的结果为故障工作状态时,利用改进型LSTM...     

分布式无线传感器网络故障检测算法综述

阐述了传感器网络中节点发生故障的原因并建立了故障模型。将当前主要的分布式节点故障检测算法分成了基于多数投票策略、基于中值策略、基于决策扩散策略、基于加权和基于分簇的算法五大类,详细阐述了分布式无线传感器网络故障检测算法的原理和步骤,并指出了各个算法的优势与不足。最后,对各个算法的性能进行了分析与比较,讨论了算法存在的问题,并指出了进一步的研究方向。     

基于最大似然估计与朴素贝叶斯的WSN故障检测

WSN中的故障节点导致网络的数据传递延迟与能耗增加,同时可引起网络拥塞等问题,对此提出一种基于最大似然估计与朴素贝叶斯分析器的WSN故障节点诊断与定位算法。首先,从数据包的协议部分提取大量特征作为训练数据集,从中估算边际概率并建立朴素贝叶斯分类器,使用最大似然估计估算条件概率。检测阶段则通过判断传输延迟是否满足阈值条件来决定可疑节点,然后使用朴素贝叶斯分类器检测故障节点,最终将节点成功进行分类。     

基于重构技术工业故障诊断OPC数据平台的设计

当今日益飞速发展的自动化控制技术使得工厂的自动化程度越来越高,然而带来的问题就是一旦检测设备发生故障,会带来控制系统的崩溃,轻则带来经济损失重则造成工业事故.本文就工业故障诊断技术利用OPC(OLE for Processing Control)技术设计1种容错控制数据平台来解决这一问题.通过OPC服务获得工业现场数据,利用故障诊断技术对工业数据进行诊断,检测辨识故障传感器,隔离故障传感器,采用已知数据回归法(Known Data Regression)重构故障数据,作为上层控制软件的输入从而可以使控制系统稳定运行,故障监控软件给操作人员发出检修信号.实验室仿真结果表明该平台可以稳定运行,这为故障诊断和容错技术实际工程应用奠定了基础.     

基于动态高效潜结构投影的质量相关故障检测

高效潜结构投影(EPLS)算法是一种反映过程变量与质量变量相关关系的多变量统计分析方法,在质量相关故障检测中具有良好的检测效果.然而EPLS算法是一种静态检测模型,不能反映实际工业过程或装备测试中的动态特性,对动态过程中质量相关故障的检测率较低.为此,本文提出了一种基于自回归移动平均模型(ARMAX)的动态高效潜结构投...     

基于小波变换与等价空间的无人机作动器故障检测

基于等价空间的故障检测可实现残差对初始状态与输入全解耦,在实际工程系统中取得了广泛应用.然而,为了确保故障诊断系统性能,高阶的等价空间导致残差在线计算量大,且制约了可检测故障信号的频率范围.本文提出一种基于小波变换与等价空间结合的无人机作动器故障检测方法,将故障检测问题归结为小波基函数选取和等价空间向量的优化设计,使产生的残差信号满足了干扰鲁棒性与故障灵敏性比率型性能指标的最小化,并通过引入平稳小波变换对残差进行多尺度滤波,利用小波变换的时频局部化特性和快速算法,在满足故障检测系统性能的前提下有效降低了等价空间阶数,一定程度上实现了较宽频率范围内作动器故障信号的检测,克服了传统等价空间方法的不足.最后,以无人机作动器故障检测为例,通过仿真实验验证了本文方法的有效性.     

基于霍金斯指标的传感器故障重构研究

在基于主元分析的传感器故障检测方法中,Hawk insT2H指标对部分传感器故障的检测优于常用的SPE指标。但目前对T2H指标的研究并不充分,尚需要对T2H指标进行故障重构能力的分析。利用几何投影的概念,研究了T2H指标的传感器故障重构问题,并得出了该指标的故障可重构条件。应用数据仿真实验验证了T2H指标的传感器故障重构计算方法的有效性。