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作者：胡仕浩哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

机器嗅觉是一种模拟哺乳生物嗅觉工作原理的仿生检测技术,其可用于检测、分析和鉴别气体。气体传感器阵列作为机器嗅觉系统获取待识别气体信息的关键部件,其检测结果的可靠性对整个系统起着至关重要的作用。目前,金属氧化物半导体(MOS)... 详细信息

机器嗅觉是一种模拟哺乳生物嗅觉工作原理的仿生检测技术,其可用于检测、分析和鉴别气体。气体传感器阵列作为机器嗅觉系统获取待识别气体信息的关键部件,其检测结果的可靠性对整个系统起着至关重要的作用。目前,金属氧化物半导体(MOS)气体传感器在机器嗅觉系统中应用广泛,然而受其自身材料或结构设计等因素影响,该类传感器在使用过程中难免发生故障,导致传感器阵列输出数据可靠性下降,进而影响机器嗅觉系统的整体性能。自确认传感器技术能够实现传感器数据的异常状态检测,可以显著提升传感器系统的可靠性。因此,本文提出了自确认气体传感器阵列的功能模型,实现对气体传感器的故障检测、隔离与诊断。本文的主要研究工作如下。为了验证自确认气体传感器阵列的可行性,本文在研究气体传感器阵列故障原因及信号模式的基础上,设计了一套气体传感器阵列故障数据采集系统。该系统是以STM32F103ZET6为主控单元的数据采集卡、数据采集软件、MOS气体传感器构成的传感器阵列以及直流电源等部分组成。本文基于TGS系列传感器设计故障电路,利用数据采集系统系统获取传感器阵列故障数据,为后续的自确认方法研究提供数据支撑。故障检测与隔离方法是自确认传感器的关键技术之一,本文提出一种基于移动窗核主成分分析(KPCA)的气体传感器阵列故障检测方法。该方法采用气体传感器阵列的正常响应信号建立KPCA故障检测模型,利用SPE和T统计量实现故障检测。为了进一步减少误报率,结合小波阈值去噪对信号进行预处理,并采用移动窗实时更新KPCA模型以提升模型自适应能力。为了进一步定位传感器阵列中的故障传感器,本文提出了一种基于KPCA贡献图结合信号相关系数的故障隔离方法。该方法利用SPE统计量的贡献率对传感器进行排序,再利用信号间的相关系数实现对故障信号与正常信号的识别,减少由于对气体正常响应引起的误报。实验结果表明,与现有的故障检测方法相比,该方法对带噪信号和非线性信号具有更强的处理能力,降低了故障检测误报率;并且所提故障隔离方法可自适应确定故障传感器个数,有效实现多故障隔离。故障模式识别是自确认气体传感器阵列的重要功能之一。针对现有故障模式识别方法对不同类型故障区分能力较差,导致识别准确率低的问题,提出基于双层门控循环单元(Double-layer Gated Recurrent Unit,D-GRU)网络模型实现的故障模式识别方法。D-GRU模型可通过设置合适的超参数有效提取传感器信号的时序特征,从而提高故障模式识别精度。相对于传统分类模型,所设计的GRU分类模型对气体传感器的故障识别准确率更高,达98.5%以上。

关键词：自确认传感器阵列故障检测故障隔离故障识别

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一种自确认软测量方法的研究与应用

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中山大学学报（自然科学版） 2014年第4期53卷 45-51页

作者：肖红军刘乙奇伍俊佛山科学技术学院机械与电气工程学院广东佛山528000 华南理工大学自动化科学与工程学院广东广州510640

软测量技术在过程工业中得到了广泛应用于代替或部分代替仪表的功能进行监控。但是,长期困扰软测量应用的是其鲁棒性问题。因此,提出了新型的软测量模型即自确认软测量模型。利用主元分析对输入传感器数据进行了在线校验和故障重构,不... 详细信息

软测量技术在过程工业中得到了广泛应用于代替或部分代替仪表的功能进行监控。但是,长期困扰软测量应用的是其鲁棒性问题。因此,提出了新型的软测量模型即自确认软测量模型。利用主元分析对输入传感器数据进行了在线校验和故障重构,不仅能确保了输入传感器(辅助变量传感器)数据的可靠性。同时,利用一定的状态参数来指示当前输入传感器的状态。此外,通过输出方差和归纳区间估计两种方法对软测量输出的不确定性进行了描述。模型的输出将不是单个预测值的输出,而是同时输出五种信息:带概率区间的输出、模型的状态(故障状态,重构状态和迷失状态等等)、不确定性、故障信息和校验输出值,并对发生故障的输入传感器进行数据重构和修复以达到模型自校验和自诊断的目的。所提出方法在污水处理过程中得到了有效应用。

关键词：自确认软测量主元分析递归偏最小二乘

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基于虚拟仪器的自确认浊度传感系统研究

基于虚拟仪器的自确认浊度传感系统研究

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作者：何世烈广东工业大学

学位级别：硕士

随着工业技术的迅猛发展,传感器的应用越来越广泛,几乎处处都离不开传感器,传感器是自动控制系统和信息系统的关键基础之器件,自动化技术水平越高,对传感器技术依赖程度越大。传感器作为信息获取的源头,在自动的、智能的系统中发挥着重... 详细信息

随着工业技术的迅猛发展,传感器的应用越来越广泛,几乎处处都离不开传感器,传感器是自动控制系统和信息系统的关键基础之器件,自动化技术水平越高,对传感器技术依赖程度越大。传感器作为信息获取的源头,在自动的、智能的系统中发挥着重大的作用不言而喻。它的测量结果直接影响系统的运行,影响分析、决策的正确性,而传统的传感器都只能给出信号的测量值。由于传感器在工作过程中可能会出现各种各样的故障,存在一定的不确定性,传感器的故障会给整个系统的控制与运行提供错误的信息甚至造成灾难性的后果,所以如何提高传感器的可靠性是我们面临的关键课题之一。本课题提出的自确认传感器是在传统传感器的基础上采用自确认算法对传感器本身的输出信号进行白确认,能够很好的解决上面提出的问题。而且具有高可靠性,高稳定性,高容错性等特点,为测控系统的信号采集提供很好的解决方法,在控制领域有着重要的意义。本科题研究的自确认浊度传感系统是基于PC机+数据采集卡的模式,采用了虚拟仪器结合信号处理技术(ARMA模型)、智能控制算法(神经网络)来实现了对多路浊度传感器的在线实时故障诊断、数据融合输出,达到了浊度传感系统的自确认的目标,不但能给用户提供高可靠性的浊度传感值,而且还向用户提供该值的不确定度,以表征其可信度。系统工作流程是首先利用PC机的LabVIEW应用程序通过PCI总线驱动NI公司的6024—E数据采集卡对三路浊度和一路温度值进行采集数据并传送回上位机,然后利用LabVIEW软件分别对四路波形数据进行分析、处理、融合,最后将结果直观地显示在人机界面上。目前,随着科学技术的迅猛发展,工业自动化的程度日益提高,各种高精度和高准确度的控制系统应用逐渐广泛。处于信息获取环节的传感器的高可靠性是实现高精度和高准确度控制的必要条件。本文提出的传感器自确认技术方案正是对这方面进行了探讨,具有一定的实际应用价值。与此同时,本课题提出的自确认方案不但适用于浊度传感器,其中的自确认技术模式对于提高其他传感器的可靠性同样有着很好的借鉴作用。

关键词：自确认神经网络 BP算法 LabVIEW 数据融合

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自确认测速度仪的设计

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微计算机信息 2009年第10期25卷 122-124页

作者：李鑫陈梅陈薇合肥工业大学电气与自动化工程学院 230009

在分析传统测速仪缺点的基础上,设计出了自确认测速仪;就脉冲检测及修补,基于预估因子的数据预估算法和设备状态判断进行了详细描述。对测速仪的网络接口和协议也进行了介绍,通过工程实例测试表明其工作可靠,能克服缺栅,跳动等对速度的... 详细信息

在分析传统测速仪缺点的基础上,设计出了自确认测速仪;就脉冲检测及修补,基于预估因子的数据预估算法和设备状态判断进行了详细描述。对测速仪的网络接口和协议也进行了介绍,通过工程实例测试表明其工作可靠,能克服缺栅,跳动等对速度的影响,其性能优于传统测速仪。

关键词：自确认预估算法测速仪

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一种基于ARMA模型的自确认传感器结构

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传感器世界 2008年第5期14卷 42-45页

作者：杜可涛何世烈陈健广东工业大学信息工程学院

自确认传感器就是一种不仅能输出测量值,同时能够对自身的工作性能、状态进行在线评估的的新一代智能传感器。本文通过对传感器模型的分析,应用时间序列分析法,建立了一个比较系统的、完整的、基于ARMA模型的自确认传感器结构,进而对自... 详细信息

自确认传感器就是一种不仅能输出测量值,同时能够对自身的工作性能、状态进行在线评估的的新一代智能传感器。本文通过对传感器模型的分析,应用时间序列分析法,建立了一个比较系统的、完整的、基于ARMA模型的自确认传感器结构,进而对自确认传感器有一个更深层的认识。最后对自确认传感器技术作了一个简单的展望。

关键词：自确认自确认传感器新息序列 ARMA 不确定度

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一种面向多传感器系统的故障检测与隔离算法

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计算机科学与应用 2019年第1期9卷 119-126页

作者：陈寅生徐鹏赵丹苏日新宋凯哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院黑龙江哈尔滨哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江哈尔滨江南机电设计研究所贵州贵阳

故障检测与隔离技术是自确认传感器的核心研究内容之一。本文针对多传感器系统的异常状态监测过程中的故障检测与隔离准确率较低的问题,提出一种基于主成分分析(PCA)自适应重构技术的故障检测与隔离算法。该方法利用多传感器系统的正常... 详细信息

故障检测与隔离技术是自确认传感器的核心研究内容之一。本文针对多传感器系统的异常状态监测过程中的故障检测与隔离准确率较低的问题,提出一种基于主成分分析(PCA)自适应重构技术的故障检测与隔离算法。该方法利用多传感器系统的正常数据建立PCA模型,并通过SPE统计量对多传感器系统的多路信号进行实时监测。一旦故障发生,SPE统计量的数值将显著提高,从而实现对传感器故障的检测;为了进一步对故障传感器进行隔离,采用SPE统计量自适应重构技术,实现对故障传感器的定位。仿真实验表明,本文提出的多传感器系统的故障与隔离算法能够有效地实现多传感器系统的故障检测与隔离,具有较高的准确率。

关键词：故障检测故障隔离自确认主成分分析

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