[发明专利]用于故障引起的变结构变参数系统的辨识方法及系统有效

专利信息
申请号: 202010511639.1 申请日: 2020-06-08
公开(公告)号: CN111679651B 公开(公告)日: 2021-05-25
发明(设计)人: 孔祥玉;胡昌华;李强;李红增;司小胜 申请(专利权)人: 中国人民解放军火箭军工程大学
主分类号: G05B23/02 分类号: G05B23/02;G06F17/11;G06F17/16
代理公司: 北京高沃律师事务所 11569 代理人: 杜阳阳
地址: 710025 *** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 用于 故障 引起 结构 参数 系统 辨识 方法
【说明书】:

发明涉及一种用于故障引起的变结构变参数系统的辨识方法及系统,涉及故障诊断与系统辨识领域,包括:根据获取的前k‑1时刻化工生产系统的观测序列构建信息矩阵;对信息矩阵进行上三角化处理得到上三角矩阵;根据上三角矩阵计算模型阶次;根据模型阶次对上三角矩阵进行分块处理得到模型参数;获取第k时刻化工生产系统的实际输入量,并将第k时刻化工生产系统的实际输入量输入到根据模型阶次和模型参数确定的化工生产系统差分方程中,以计算第k时刻化工生产系统的估计输出量。本发明能够对故障引起的化工生产系统结构变化和化工生产系统参数变化进行实时辨识与监测。

技术领域

本发明涉及故障诊断与系统辨识领域,特别是涉及一种用于故障引起的变结构变参数系统的辨识方法及系统。

背景技术

化工生产控制系统的故障诊断是一个重要而又复杂的问题,基于参数的故障诊断在化工控制系统故障诊断领域占有重要地位。基于参数的故障诊断主要依赖于系统模型参数、阶次、模参-物参关联方程的先验知识、故障先验知识以及优良实时参数估计方法。通常系统故障的出现具有随机性与不确定性,既有突发性故障(如突变型故障),也有慢变性故障(如参数漂移型故障)。同时系统故障伴有模型参数变化,这种变化可能发生的很快(如阶跃型故障发生在突发的瞬间),也可能发生的很慢(如参数漂移需要经过一定时间的累积才会造成故障),其变化幅度不规则,显然对应的参数估计也是一个不确定的时变系统的参数估计,常规辨识方法难以胜任。

实际化工生产过程中,一些故障发生不仅能引起模型参数的变化,同时可能引起模型结构(或阶次)的变化。由于某些器件昂贵或一些条件的限制,在这些变化发生后,并不意味着化工生产过程暂停,很多时候在此类故障发生后,在不对结果造成太大影响的情况下系统依然要继续运行,以避免成本提高、延误时机或其他巨大损失。因此化工控制系统故障诊断面临的参数估计是一种变结构变参数的估计。常规的参数估计必须以结构已知为前提,一般的定阶方法又都是在假定的模型结构下进行参数估计,根据估计的残差方差确定合适的模型阶次,这种模型定阶和参数估计方法不能实时更新,无法及时检测出故障引起的结构与参数的变化。因此,需要设计一种能够根据输入输出观测数据实时辨识监测系统结构与参数变化的方法,可以预测后续生产过程中的输出数据,提高后续化工生产的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于故障引起的变结构变参数系统的辨识方法及系统,能够对故障引起的化工生产系统结构变化和化工生产系统参数变化进行实时辨识与监测。

为实现上述目的,本发明提供了如下方案:

一种用于故障引起的变结构变参数系统的辨识方法,包括:

获取前k-1时刻化工生产系统的观测序列;所述观测序列包括化工生产系统的实际输入量和实际输出量;所述实际输入量包括反应物温度、流量、压力、以及生产过程中容器的压强和温度;所述实际输出量包括生成物质量、生成物温度以及生成物中各种组份的占比;

根据所述观测序列构建信息矩阵;

对所述信息矩阵进行上三角化处理,得到上三角矩阵;所述上三角矩阵包含化工生产系统各阶模型下最小二乘估计的准则函数值和模型参数值;

根据所述上三角矩阵,计算模型阶次;

根据所述模型阶次对所述上三角矩阵进行分块处理,得到模型参数;

获取第k时刻化工生产系统的实际输入量,并将第k时刻化工生产系统的实际输入量输入到根据所述模型阶次和所述模型参数确定的化工生产系统差分方程中,以计算第k时刻化工生产系统的估计输出量。

可选的,所述对所述信息矩阵进行上三角化处理,得到上三角矩阵,具体包括:

采用左连乘初等旋转矩阵对所述信息矩阵进行QR分解,得到上三角矩阵。

可选的,所述根据所述上三角矩阵,计算模型阶次,具体包括:

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