基于数据驱动的故障诊断方法综述

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1、第26卷第1期控制与决策2011年1月Vol.26No.1ControlandDecisionJan.2011文章编号:1001-0920(2011)01-0001-09基于数据驱动的故障诊断方法综述李晗,萧德云(清华大学自动化系，北京100084)摘要:首先介绍了基于数据驱动的故障诊断方法研究动机和国内外发展现状,以新的视角将现有故障诊断方法分为基于数据驱动的方法、基于分析模型的方法和基于定性经验的人工智能方法,说明了该方法在整个体系中的地位,并从数据利用及其与基于分析模型的方法比较等方面探讨了该方法的应用背景;然后综述了按照新分类中基于数

2、据驱动故障诊断的现有方法,分析比较了各方法的区别和联系;最后指出了基于数据驱动故障诊断方法的几个具有前景的研究方向.关键词:故障诊断；数据驱动；统计分析；信号处理；定量人工智能方法中图分类号:TP273文献标识码:ASurveyondatadrivenfaultdiagnosismethodsLIHan,XIAODe-yun(DepartmentofAutomation，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China．Correspondent：XIAODe-yun，E-mail:xiaody@tsinghua.

3、edu.cn)Abstract:Researchmotivationandcurrenttrendsondata-drivenfaultdiagnosisarefirstlyintroduced.Thennewclassificationofexistingfaultdiagnosisapproaches,whicharedata-drivenmethods,analyticalmodelbasedmethodsandqualitativeknowledgebasedmethods,isproposedtoshowthestatusofdata-

4、drivenmethodsintheframework.Thebasicapplicationbackgroundisfurtherdiscussedintermsofdatarequirementsandcomparisonwithanalyticalmodelbasedmethods.Thestate-of-artmethodsaswellastheirconnectionsanddifferencesareanalyzedindetail.Finally,severalpotentialresearchdirectionsarealso

5、summarized.Keywords:faultdiagnosis；datadriven；statisticalanalysis；signalprocessing；quantitative-basedartificialintelligencemethods1引引引言言言性的大故障.如北京东方化工厂1997年6月发生乙烯近20年来,现代化工、冶金、机械、物流等工业装置起火爆炸事故,直接经济损失达十亿元,间接经呈现向大型化、复杂化方向发展的新趋势,这些大型济损失无法估量;2005年吉林市中石油吉林石化公司复杂工业过程的一个共同点就是一方面无法完

6、全依双苯厂连续发生爆炸,形成特大环境污染事故;胜利靠传统方法建立精确的物理模型进行管理监控,另一油田由于没有先进的输油检漏系统,每年管道漏油造成的经济损失达上千万元[1].方面又时刻产生大量反映过程运行机理和运行状态的数据.基于实际限制、成本优化、技术商机等因素基于数据驱动的故障诊断是基于数据驱动控制的考量,如何利用这些海量数据来满足日益提高的系和应用方法的一个重要方面,已成为近年来热门的研统可靠性要求已成为亟待解决的问题,其中基于数据究领域.国际上,美国UniversityofMinnesota于2002驱动的故障诊断技术是一个重要的方面.

7、由于大型复年主办了题为“IMAhottopicsworkshop:Data-driven杂系统需要监控的变量数大幅度增加,获得的过程数controlandoptimization”的研讨会.IEEE从2008年开据与小型简单过程相比呈数量级增长,若仍采用PID始举办TheIEEEIntWorkshoponDefectandData闭环控制来补偿扰动和突变,则需要补偿的数量过多,DrivenTesting,专注于各类基于数据的异常检测和故导致控制器负担过重,生成的小故障可能传播为灾难障诊断技术.在国内,国家自然科学基金委于2008年收稿日期:2

8、010-03-02；修回日期:2010-06-22.基金项目:国家自然科学基金项目(60736026,60904044).作者简介:李晗(1986−),男,博士生,