[发明专利]基于系统辨识和拟合度的控制系统故障检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于系统辨识和拟合度的控制系统故障检测方法及装置，该包括以下步骤：获取当前磁悬浮控制系统处于退化阶段时的输入输出数据，并对获取的处于退化阶段时的输入输出数据进行分析，辨识出当前磁悬浮控制系统处于退化阶段时的闭环传递函数；将辨识出的当前磁悬浮控制系统处于退化阶段时的闭环传递函数与最初磁悬浮控制系统处于健康阶段时的闭环传递函数进行差异性比较，计算出闭环控制系统的拟合度；将计算出的闭环控制系统的拟合度与预设的拟合度预警值进行对比，判断当前磁悬浮控制系统的故障状态。本发明可以实时、方便和快捷的检测系统是否发生故障，且检测精度高、提高磁悬浮列车的安全性能。

技术领域

本发明涉及故障检测技术领域，尤其公开了一种基于系统辨识和拟合度的控制系统故障检测方法及装置。

背景技术

随着北京和长沙开通中低速磁悬浮列车运营线，磁悬浮列车越来越受到欢迎。同时，磁悬浮列车的安全可靠运行也越来越受到关注。因此，在保障列车安全可靠运行的前提下，如何提高维修效率、降低维修费用、减轻维修人员工作量、避免巨额的经济损失和灾难性事故的发生，是目前急需解决的问题。

目前很多控制系统的诊断系统只是根据相关专家经验从系统设计的角度设置阈值等对系统中单个故障进行检测。但该系统没有考虑实际的应用环境，导致出现不少误报，甚至漏报的情况。同时，控制系统故障检测主要有两方面的难点。一方面，非平衡数据集导致故障检测精度降低。另一方面，在实际使用中，控制系统存在多种工况，导致不同工况下的数据差异较大，增加了故障检测难度。

因此，如何提高系统故障的检测率和降低故障误报率，是当前需要解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种基于系统辨识和拟合度的控制系统故障检测方法及装置，旨在提高系统故障的检测率和降低故障误报率。

本发明的一方面涉及一种基于系统辨识和拟合度的控制系统故障检测方法，包括以下步骤：

获取最初磁悬浮控制系统处于健康阶段时的输入输出数据，并对获取的处于健康阶段时的输入输出数据进行分析，辨识出最初磁悬浮控制系统处于健康阶段时的闭环传递函数；

获取当前磁悬浮控制系统处于退化阶段时的输入输出数据，并对获取的处于退化阶段时的输入输出数据进行分析，辨识出当前磁悬浮控制系统处于退化阶段时的闭环传递函数；

将辨识出的当前磁悬浮控制系统处于退化阶段时的闭环传递函数与最初磁悬浮控制系统处于健康阶段时的闭环传递函数进行差异性比较，计算出闭环控制系统的拟合度；

将计算出的闭环控制系统的拟合度与预设的拟合度预警值进行对比，判断当前磁悬浮控制系统的故障状态。

进一步地，辨识出最初磁悬浮控制系统处于健康阶段时的闭环传递函数通过以下公式得出：

其中，T₀为最初磁悬浮控制系统处于健康阶段时的闭环传递函数的模型；a_j(0≤j≤n)为模型T₀的分母的系数；b_i(0≤i≤m)为模型T₀的分子的系数。

进一步地，辨识出当前磁悬浮控制系统处于退化阶段时的闭环传递函数通过以下公式得出：

其中，T₁为当前磁悬浮控制系统处于退化阶段时的闭环传递函数的模型；c_j(0≤j≤n)为模型T₁的分母的系数；d_i(0≤i≤m)为模型T₁的分子的系数。

进一步地，闭环控制系统的拟合度通过以下公式计算出：