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一种基于证据融合的执行器故障诊断方法

控制与决策 2022年第8期37卷 2026-2032页

作者：王印松孙天舒华北电力大学自动化系河北保定071000

在工业过程闭环控制系统中,由于控制器的调节作用,执行器的故障特征在一定程度上受到掩盖和干扰,而单一的诊断方法总是存在误判现象.鉴于此,提出一种基于证据融合的诊断算法.首先,利用基于信号分析的方法计算表征故障特征的指标,针对“... 详细信息

在工业过程闭环控制系统中,由于控制器的调节作用,执行器的故障特征在一定程度上受到掩盖和干扰,而单一的诊断方法总是存在误判现象.鉴于此,提出一种基于证据融合的诊断算法.首先,利用基于信号分析的方法计算表征故障特征的指标,针对“一票否决”现象对指标结果加以改进;然后,采用DS证据理论融合基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的概率分类特征实现优势互补,将指标表达的故障机理信息与概率分类挖掘的数据特征信息相结合,规避单一方法的局限性,从而提高诊断的准确率;最后,基于双容水箱系统的实验表明,所提出方法能够有效学习闭环系统中执行器的故障数据特征,提升诊断能力,克服单一方法的误判问题,具有较高的应用价值.

关键词：故障诊断执行器证据理论 LS-SVM概率输出指标评价

采用核鲁棒非负矩阵分解的执行器动态过程故障检测

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控制理论与应用 2022年第5期39卷 819-829页

作者：王印松孙天舒丁梦婷袁环环解沛然华北电力大学自动化系河北保定071003 华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

作为流程工业中控制系统的重要组成部分,执行器的正常工作对确保生产过程的安全性和可靠性具有重要意义.针对处于动态调节中的执行器,提出一种基于核鲁棒非负矩阵分解(KRNMF)的故障检测方法.首先,利用正常状态下的历史数据构建流量特性... 详细信息

作为流程工业中控制系统的重要组成部分,执行器的正常工作对确保生产过程的安全性和可靠性具有重要意义.针对处于动态调节中的执行器,提出一种基于核鲁棒非负矩阵分解(KRNMF)的故障检测方法.首先,利用正常状态下的历史数据构建流量特性曲线,获取完备的动态工况训练集.其次,为克服运行数据动态特征、非线性特征,在核非负矩阵分解的基础上引入稀疏误差矩阵,隔离异常数据.同时,构造新的SPE统计量并使用核密度估计确定其控制限.通过DAMADICS仿真、水箱平台以及火电厂减温水调节阀实际数据的对比实验,验证了该方法的有效性.

关键词：核鲁棒非负矩阵分解执行器动态调节故障检测 SPE统计量

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执行器隐含退化下系统寿命预测与延寿方法

华中科技大学学报（自然科学版） 2020年第12期48卷 20-26页

作者：李炜王成文兰州理工大学电气工程与信息工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学甘肃省工业过程先进控制重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学电气与控制工程国家级实验教学示范中心甘肃兰州730050

针对执行器退化监测数据存在测量误差的闭环控制系统寿命预测与延寿控制问题,首先,以带测量误差的非线性Wiener模型描述了不确定测量值与执行器隐含退化状态之间的关系,并基于卡尔曼滤波技术估计出实际退化状态;其次,通过定义因执行器... 详细信息

针对执行器退化监测数据存在测量误差的闭环控制系统寿命预测与延寿控制问题,首先,以带测量误差的非线性Wiener模型描述了不确定测量值与执行器隐含退化状态之间的关系,并基于卡尔曼滤波技术估计出实际退化状态;其次,通过定义因执行器隐含退化而驱使控制系统退化的三个阶段,结合动态与稳态性能约束集确定系统退化失效阈值,并据此及执行器退化状态的估计值得到控制系统剩余寿命预测分布的解析解;然后,将执行器退化状态纳入线性二次调节器(LQR)控制器设计中,提出了基于执行器实时退化状态的自适应延寿控制策略,通过折衷平衡系统性能与控制作用来延缓执行器的退化,从而实现延长控制系统生命周期的目的;最后,通过双容水箱液位系统验证了所提出方法的有效性.

关键词：执行器延寿控制剩余寿命测量误差隐含退化状态

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有限冲激响应执行器的熵率函数

数据采集与处理 2023年第6期38卷 1268-1275页

作者：掌德森徐大专刘甜赵曼曼南京航空航天大学电子信息工程学院南京211106

控制精度、系统带宽与传输速率在控制系统中的权衡关系是一个重要的开放问题。从信息论角度研究执行器中信息传输速率和失真程度之间的关系,基于率熵函数分析了控制系统的执行器部分,对一类具有可再生性的概率分布函数建立了熵率分析框... 详细信息

控制精度、系统带宽与传输速率在控制系统中的权衡关系是一个重要的开放问题。从信息论角度研究执行器中信息传输速率和失真程度之间的关系,基于率熵函数分析了控制系统的执行器部分,对一类具有可再生性的概率分布函数建立了熵率分析框架。熵率不等式表示在带输入噪声的有限冲激响应执行器中,后验熵与所需传输速率间的关系。基于推导出的表达式,对不同信噪比下的跟踪系统的互信息数据进行了仿真,仿真结果与推导的表达式所预期的互信息下界在高信噪比下一致。

关键词：信息论熵率函数执行器率失真函数再生性

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无人驾驶系统中执行器攻击检测算法设计

复杂系统与复杂性科学 2022年第3期19卷 88-93页

作者：韩笑张梦真吴易崔孝凯邱长滨王庆芝刘其朋青岛大学复杂性科学研究所山东青岛266071

为保证执行器的安全,提出了一种检测执行器攻击并确定攻击类型的方法。根据车载传感器的测量数据,采用最大似然估计的方法计算执行器所执行的实际控制指令,然后与车载计算机发送的上游指令对比,判断执行器是否执行了预期指令。仿真平台... 详细信息

为保证执行器的安全,提出了一种检测执行器攻击并确定攻击类型的方法。根据车载传感器的测量数据,采用最大似然估计的方法计算执行器所执行的实际控制指令,然后与车载计算机发送的上游指令对比,判断执行器是否执行了预期指令。仿真平台上的实验结果表明,该执行器攻击检测算法能够有效、及时地检测出攻击,并准确识别出具体攻击类型。

关键词：无人驾驶汽车执行器攻击检测

面向响应性能的集成式电子液压制动系统执行器参数优化

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计算机集成制造系统 2019年第11期25卷 2710-2719页

作者：李聪波杨青山陈文倩胡芮重庆大学机械传动国家重点实验室

针对集成式电子液压制动系统,提出一种面向响应性能的执行器多参数优化匹配方法。结合执行器结构对其进行参数初步匹配;以电机角位移为控制变量,基于集成式电子液压制动系统状态方程建立电机角位移响应性能仿真模型;利用仿真模型分析执... 详细信息

针对集成式电子液压制动系统,提出一种面向响应性能的执行器多参数优化匹配方法。结合执行器结构对其进行参数初步匹配;以电机角位移为控制变量,基于集成式电子液压制动系统状态方程建立电机角位移响应性能仿真模型;利用仿真模型分析执行器参数对角位移响应性能的影响;建立以角位移稳态误差和上升时间为优化目标的优化模型,并利用模拟退火粒子群算法求解。优化结果表明,优化后的执行器参数能有效改善集成式电子液压制动系统的响应性能。

关键词：集成式电子液压制动系统响应性能执行器参数优化模拟退火粒子群算法

基于非线性状态空间控制的伺服液压执行器跟踪误差仿真研究

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中国工程机械学报 2024年第2期22卷 163-168页

作者：顾志斌江苏联合职业技术学院无锡机电分院江苏无锡214000 菲律宾莱西姆大学菲律宾八打雁市4200

目前,伺服液压执行器控制系统不仅响应速度慢,而且执行器运动位移跟踪精度也相对较低。对此,本文设计了非线性状态空间控制方法,并对伺服液压执行器响应速度和跟踪误差进行仿真。建立了伺服液压执行器平面简图,推导出液压执行器运动方... 详细信息

目前,伺服液压执行器控制系统不仅响应速度慢,而且执行器运动位移跟踪精度也相对较低。对此,本文设计了非线性状态空间控制方法,并对伺服液压执行器响应速度和跟踪误差进行仿真。建立了伺服液压执行器平面简图,推导出液压执行器运动方程式。针对传统线性控制方法进行改进,利用系统的非线性状态空间模型,通过非线性反馈和坐标变换转化为线性可控系统,给出了非线性状态空间控制流程。针对不同环境条件下的信号波形,采用Matlab软件对伺服液压执行器响应速度和跟踪误差进行仿真,并且与线性控制效果进行比较。仿真结果表明:采用线性控制的伺服液压执行器,执行器响应速度慢、运动位移跟踪误差大,容易受到外界波形的干扰。采用非线性状态空间控制的伺服液压执行器,执行器响应速度快、运动位移跟踪误差较小,能够抑制外界波形的干扰。该执行器能够有效地抑制外界波形的干扰,不仅可以提高伺服液压执行器的响应速度,而且还能降低位移跟踪误差。

关键词：非线性状态空间控制伺服液压执行器位移误差

执行器退化下反馈控制系统的寿命预测和延寿方法

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兰州理工大学学报 2020年第4期46卷 84-90页

在长期运行过程中,控制系统受到复杂工作环境的影响,执行器会发生不同程度损伤并导致其性能退化,进而致使反馈控制系统性能随之下降,甚至无法正常工作.因此针对执行器退化引起的系统性能恶化问题,建立了磨损和冲击共同作用的执行器复合... 详细信息

在长期运行过程中,控制系统受到复杂工作环境的影响,执行器会发生不同程度损伤并导致其性能退化,进而致使反馈控制系统性能随之下降,甚至无法正常工作.因此针对执行器退化引起的系统性能恶化问题,建立了磨损和冲击共同作用的执行器复合退化模型,并采用基于失效时间的概率分布方法预测系统剩余寿命.然后,将执行器状态纳入控制器设计中,通过在线调整控制约束和修正设定值寻求系统性能与执行器健康指标之间的折衷平衡,以延缓执行器退化实现延长控制系统生命周期的目的.最后通过仿真案例验证了文中方法的有效性.

关键词：复合退化剩余寿命延寿控制执行器

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基于二分类NMF网络的执行器故障状态评估

系统仿真学报 2021年第8期33卷 1882-1891页

作者：王印松孙天舒华北电力大学自动化系河北保定071003

针对反馈控制回路中,控制器的调节能力会在一定程度上掩盖执行器的性能下降的问题,提出一种基于二分类非负矩阵网络的故障状态评估算法,实现执行器的在线故障状态监控,包括故障分类和退化评估。该方法提取样本的局部静态特征,建立了分... 详细信息

针对反馈控制回路中,控制器的调节能力会在一定程度上掩盖执行器的性能下降的问题,提出一种基于二分类非负矩阵网络的故障状态评估算法,实现执行器的在线故障状态监控,包括故障分类和退化评估。该方法提取样本的局部静态特征,建立了分类器模型以形成网络;并且引入相似度来描述样本之间的动态特征。为实现执行器故障状态评估,融合网络输出的静态距离与动态变化,构建了故障判别指标和退化指标。通过双容水箱液位串级控制实验和基于DAMADICS平台的单回路仿真实验,证明了该算法的有效性。

关键词：执行器非负矩阵分解故障诊断退化评估