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基于ICA的控制回路故障诊断方法

李金辉  
【摘要】:控制回路的可靠性和安全性是生产过程正常运行的保障。论文针对控制回路中各种设备的监测信号之间存在较强的关联性以及非高斯分布的特点,提出了一种基于独立分量分析(ICA)的控制回路故障诊断方法。 论文首先分析了控制回路中各个设备的常见故障,给出了各种故障的数学表达式及开环和闭环状态下故障的相关参数曲线图。研究了基于ICA方法的故障诊断原理,将ICA方法首次应用到控制回路故障诊断中。分别选取回路中控制器输入和输出、执行器输出、变送器输入和输出作为信号观测点,选择控制回路正常运行状况的数据进行ICA建模,获得I2和SPE统计限。当控制回路某个元件发生了故障则可以通过统计量的变化对其进行监测。 论文针对控制回路设定值不变和改变两种情况进行了研究,前者ICA诊断的准确率受到噪声方差大小的影响,当噪声方差明显大于建模数据方差时,监控系统容易出现误报。对于后者,ICA能够在设定值改变前后及过渡状态下准确监测到故障。以TE仿真实例为研究对象对所提出的方法进行了验证,结果表明基于ICA的控制回路故障诊断方法能够快速准确的对控制回路进行监控和故障诊断,证实了该方法的有效性。 最后,结合VB、OPC、数据库技术,开发了控制回路故障诊断应用平台。将TE过程应用于该监控平台,对平台运行性能进行了测试。


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