[发明专利]一种基于正多胞体滤波的工业系统分层故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于正多胞体滤波的工业系统分层故障诊断方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，获取CSTR系统模型和故障库；

第二步，根据CSTR系统模型确定k-1时刻的正多胞体O(k-1)；

第三步，确定k时刻的测量集合S(k)；

第四步，检测k-1时刻的正多胞体O(k-1)和k时刻的测量集合S(k)交集是否为空集，若交集为空集，判定系统存在故障并跳转第五步，若交集不为空集，判定系统无故障，更新相关数据信息并跳转第十二步；

第五步，初始化正多胞体O(k)并记录故障信息；

第六步，对第一步中获取的故障库进行层次聚类分析；

第七步，更新相关数据信息；

第八步，以第六步结果为先验知识逐层进行判别分析，循环第八步至该层的样本个数小于三个后，跳转第九步；

第九步：通过模型匹配识别故障类型，若在一定时间内匹配成功，则记录故障信息并跳转第十二步，若在一定时间内匹配失败，跳转第十步；

第十步，于样本邻域内进行模型匹配，若在仿真时长内匹配成功，则记录故障信息并跳转第十二步，若在仿真时长内匹配失败，则跳转第十一步；

第十一步，判定系统出现新的故障类型，把所述故障类型添加到故障库中，并跳转第十二步；

第十二步，若已经检测到故障，跳转至第七步，若未检测到故障，则跳转至第四步，循环跳转直至k＞N，N为数据长度。

2.如权利要求1所述的一种基于正多胞体滤波的工业系统分层故障诊断方法，其特征在于所述第一步中获取CSTR的系统模型还包括步骤A～C：

A.根据反应器中物质浓度和反应温度创建状态空间模型；

B.基于创建的状态空间模型对CSTR系统的连续微分方程进行有限差分离散化处理；

C.将线性化后的CSTR模型转换为递归模型。

3.如权利要求1所述的一种基于正多胞体滤波的工业系统分层故障诊断方法，其特征在于所述第二步与第三步中确定正多胞体与测量集合的过程还包括步骤D～F：

D.定义k时刻的可行参数集及界定所述可行参数集的平行超平面；

E.定义正多胞体；

F.定义测量集合。

4.如权利要求1所述的一种基于正多胞体滤波的工业系统分层故障诊断方法，其特征在于所述第四步中检测正多胞体与测量合集的交集是否为空集的过程还包括步骤G～I：

G.确定正多胞体的顶点；

H.创建顶点相对两条超平面的位置变量；

I.将检测正多胞体与测量合集的交集是否为空集转换为检测正多胞体顶点是否在两条超平面之间。

5.如权利要求1所述的一种基于正多胞体滤波的工业系统分层故障诊断方法，其特征在于所述第六步中的层次聚类分析过程还包括步骤J～L：

J.定义类间平方距离；

K.依据所述类间平方距离构建类间平方聚类的递推公式；

L.执行聚类分析。