动态工业过程的故障诊断方法研究

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1、万方数据锌卷昙／J大’UDC密级学位论文动态工业过程的故障诊断方法研究作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：王龙期

2、j谭树彬副教授东北大学信息科学与工程学院硕士学科类别：工学控制理论与控制工程2014年6月论文答辩日期：2014年6月2014年7月答辩委员会主席：李鸿儒杨卫国、段勇东北大学2014年6月万方数据AThesisinControlTheoryandControlEngineeringResearchonFaultDiagnosisMethodofDyna

3、micIndustrialProcessByWangLongnaSupervisor：AssociateProfessorTanShubinNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢=亡二卮ko学位论文作者虢％荡呷日期：加1年．

4、9易．7够学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口学位论文作者签名：％庞嘲p导签字日期：矿肼、秒莎．>易。签．名万方数据东北大学硕士学位论文摘要动态工业过程的故障诊断方法研究摘要由于工业过程复杂的内部机制、各种过程干扰和随机噪声的存在、惯性

5、环节和储能环节的存在、闭环控制器的广泛应用、以及采样间隔较短等原因，使得过程变量的采样数据往往具有与时间相关的动态性。对复杂的工业过程很难建立精确的过程模型及故障模型，故本文研究是基于数据驱动的动态故障诊断方法，属于多变量统计过程控锘IJ(MSPC)领域。MSPC方法是先对历史数据进行离线建模分析然后对在线数据进行实时监控的故障诊断方法，能够切实有效的评估工业过程的运行状态并进行故障检测。本文的主要研究工作包括：(1)详细总结了工业过程数据动态性产生的原因和影响；简单介绍了故障诊断的过程和方法的分类；主要从基于

6、MSPC方法方面阐述了动态数据故障诊断方法的研究现状，并总结了故障诊断方法针对数据动态性改进的几个主要方面。(2)主要介绍了动态主元分析(DPCA)禾II动态独立元分析(DICA)两种应用较广的非质量动态故障诊断方法。首先，介绍了基于DPCA的故障诊断；然后，针对DPCA不能很好地处理实际工业过程数据的非高斯性，对DICA方法及应用于故障诊断的过程进行了详细研究；最后，利用田纳西．伊斯曼过程(TE)的典型故障证明了，DICA在检测DPCA难以检测的小故障方面的优越性。(3)提出了子空间辨识和动态独立元分析(SI

7、—DICA)相结合的故障诊断方法。首先，理论证明DICA方法潜隐变量的相关性，并仿真验证了DICA故障诊断方法由于人为引入的动态性会造成连续误警的现象；然后，详细介绍了典型变量分析(CVA)这一子空间辨识方法；最后，提出了子空间辨识和动态独立元分析相结合的SI—DICA方法，并通过实验验证了本方法避免了连续误警现象的产生，同时降低了误警率，进一步提高了故障检测率，减小了故障延迟。(4)对本文提出方法存在的问题和改进方面进行了设想，对故障诊断方法未来可能的发展趋势进行了总结。关键词：故障诊断；动态ICA；子空间辨

8、识；典型变量分析万方数据ResearchonFaultDiagnosisMethodofDynamicIndustrialPnUstriarocessAbstractThecommonprocessdataaredynamicinnature，whichcanbecausedbythecomplicatedprocessmechanism，randomerrorsandprocessdisturbances，theexistenceofinertiallinkandenergystoragelink，theex

9、tensiveadoptionoffeed．backcontrolandtherequirementofreal—timesampling，era1．However,itisdifficulttobuildaprocessmodelfordisturbancedetection．So，thestudiesondynamicfaultdiagnosismethodsinthisthesi