基于自适应时间梯度的速率报警器设计与应用

作     者：孙东昊 

作者单位：山东科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：白星振

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0838[工学-公安技术] 

主      题：报警系统 自适应时间梯度 速率报警器 干扰报警 

摘      要：报警系统对于现代工业的安全生产和高效运行具有十分重要地影响及作用。现代工业中所使用的报警系统普遍存在干扰报警过多的问题,常用的减少干扰报警的方法包括报警死区、报警延迟计时器、滤波器等基于信号幅值比较的传统越限报警方法。但是,上述传统越限报警方法在工业实际应用中无法解决因过程变量变化速率快慢不同而导致的情况。为了初步解决上述问题,本文提出了速率报警器这个概念,其研究目标就是设计一种从过程变量变化速率方面入手的基于自适应时间梯度的速率报警器。针对如何得出过程变量的变化速率问题,本文基于自适应时间梯度算法,通过自适应调整的时间窗口对过程变量的变化速率进行实时在线计算。该方法分为离线训练和在线计算两部分。首先,根据自适应时间梯度算法对过程变量的历史数据进行离线训练求得部分未知参数。然后,将参数代入该方法的在线计算流程中进行计算,求得自适应变化的时间窗口,即可得到实时在线的过程变量变化速率。针对速率报警器的设计问题,本文基于误报率、漏报率和平均报警延迟等性能指标进行报警器设计。首先,阐述了均值变化点检测方法,该方法主要用来估计过程变量变化速率的概率密度分布。然后,由所得概率密度分布求解误报率、漏报率和平均报警延迟等报警性能指标。最后,根据得出的报警性能指标进行基于自适应时间梯度的速率报警器设计。为了验证研究结果的有效性,本文给出了数值仿真案例和工业案例进行分析,分析结果表明速率报警器的应用效果与设计目标一致,验证了本文使用的自适应时间梯度算法和速率报警器设计方法的有效性。