[发明专利]一种基于核矩阵近似的二氧化碳吸收塔故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于核矩阵近似的二氧化碳吸收塔故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)采集待检测二氧化碳吸收塔在正常运行时的数据作为训练样本，所述训练样本包括过程变量数据集X_NOC，质量变量数据集Y_NOC，其中X_NOC∈R^D×M，Y_NOC∈R^D×N，D为训练样本总数，M为过程变量总数，N为质量变量总数；

(2)对过程变量数据集X_NOC，质量变量数据集Y_NOC进行归一化预处理，得到预处理后的训练样本集和

(3)计算训练样本集和的核矩阵K_X和K_Y；

(4)对核矩阵K_X和K_Y利用典型相关分析进行建模，得到核矩阵K；

(5)对核矩阵K进行矩阵近似得到近似核矩阵对近似核矩阵进行特征值分解得到K_X和K_Y的投影矩阵P和Q；

(6)计算训练样本集和的残差矩阵E，基于相似度构建SPE统计量，计算控制限SPE_limit，得到核矩阵近似的典型相关分析模型；

(7)采集待检测的二氧化碳吸收塔中的数据作为测试样本，对测试样本进行归一化预处理后得到测试样本集和

(8)将测试样本集和输入步骤(6)所述的核矩阵近似的典型相关分析模型，计算测试样本集和的SPE统计量SPE_test，判断是否超过步骤(6)所述控制限SPE_limit，若超过，则判断为故障样本，若不超过，则判断为正常样本；

(9)取出所述故障样本，得到故障样本集F_f，从训练样本集中取出正常样本，记为正常样本集F_n，得到待诊断数据集

(10)定义标签数据矩阵L作为待诊断数据集X的故障标签；

(11)对待诊断数据集X与标签数据矩阵L进行归一化预处理得到和通过步骤(3)-步骤(5)得到用于故障诊断的核矩阵K_Xd、K_Ld以及投影矩阵U，进一步得到核矩阵K_Xd的得分矩阵T；

(12)由得分矩阵T计算权重矩阵W，根据权重矩阵W计算待诊断数据集X中的过程变量和质量变量关于的故障关联度r，得到故障诊断结果。

2.根据权利要求1所述的基于核矩阵近似的二氧化碳吸收塔故障诊断方法，其特征在于步骤(3)选用高斯径向基函数作为核函数计算核矩阵K_X和K_Y：

其中为过程变量归一化后的第i次采样，为过程变量归一化后的第j次采样，为质量变量归一化后的第i次采样，为质量变量归一化后的第j次采样，K_X∈R^D×D,K_Y∈R^D×D,i＝1,2,...,D,j＝1,2,...,D，σ为核函数的参数。

3.根据权利要求1所述的基于核矩阵近似的二氧化碳吸收塔故障诊断方法，其特征在于步骤(4)具体为：

其中K∈R^D×D，。