基于改进ICA的工业过程故障诊断研究.pdf

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1、2014年第3期工业仪表与自动化装置基于改进ICA的工业过程故障诊断研究郭斌，齐金鹏(东华大学信息学院，上海201620)摘要：如今的工业过程系统结构复杂设备精密度高，随之而来的就是系统的高故障性，所以如何准确地检测到故障的发生已经成为一大难题。该文基于提高故障诊断性能的目的，提出一种DPCA—ICA的故障诊断方法。这种方法先采用DPCA对数据进行降维和去噪处理，得到能最大反映系统信息的低维数据，然后再通过ICA方法提取独立元，进行故障诊断。仿真结果表明，改进后的ICA故障诊断方法不仅具有比传统PCA

2、方法更低的故障误报率，并且对一些PCA难以检测的故障也有很好的诊断效果。关键词：检测故障；DPCA；ICA；独立元中图分类号：TP183文献标志码：A文章编号：1000—0682(2014)03—0011～05BasedontheimprovedICAfaultdiagnosisofindustrialprocessesGUOBin，QIJinpeng(CollegeofInformationandTechnique，OonghuaUniversity，Shanghai，201620，China)Ab

3、stract：Nowadays，Thestructureofindustrialprocesssystemiscomplexandtheequipmentispre·cise．Sothepossibilityoffaultishigh．Howtodetectthefaultexactlyhasbecomeamajorproblem．Basedonthepurposeofimprovingtheperformanceoffaultdiagnosis，weproposeaDPCA—ICAmethod．Th

4、emethodfirstuseDPCAfordatadimensionalityreductionandde·-noisingprocessingtoobtaintheinfor-mationwhichislargestlow-dimensionalandcanreflectthesystem’Sfeaturetoalargeextent，thenweex-tractindependentelementthroughICA，anduseitfordiagnosis．Simulationresultss

5、howthattheim—provedICAmethodhasalowerfailurerateoffalsepositivesthanthetraditionalPCAmethod，andhaveagoodeffectondetectingthecomplexfault．Keywords：detectfault；DPCA；ICA；independent为操作，但是对于非重复劳动、需要人工智慧介入的0引言工业生产故障诊断环节，机器人就完全无能为力了。现代的自动化工控水平已经上升到了一个相当文献[1]给

6、出了我国曾经发生过的特大工业故障的的高度，过去工程师或操作工人盯着指针式仪表，根案例和统计数据，结果触目惊心。所以，发展具有良据现场系统运行情况对各个环节(如流量、原来进好诊断性能的故障诊断技术是关系到民生的大计，给等)实行反复操作的情景已经一去不复返了。现刻不容缓。在许多工厂通过编程，让机械臂、机械人进行自动化当工业生产过程发生故障时，必然表现出与之生产，代替了原来的纯人工反复操作，解放了生产对应的故障征兆(症状)，如流量、温度信号曲线发力。虽然生产各环节已经可由各种各样的机器人代生变化，这些征兆是

7、故障信息的重要组成部分，蕴含着大量的故障信息。为全面地反映系统真实运行状收稿日期：2013—10—08态，把从不同角度观测到的故障征兆记录下来，构成基金项目：国家自然科学基金项目(61104154)；中央高校基本对应的故障样本，再采用各种先进的故障诊断算法科研业务费专项资金资助。对故障进行诊断。作者简介：郭斌(1987)，男，上海市人，硕士研究生，主要研究领由于多元分析、神经网络、人工智能的发展，近域为故障诊断。·l2·工业仪表与自动化装置2014年第3期些年涌现出了许多故障诊断算法J。其中主元分=t

8、A～ty=xPAPX(3)析法(principalcomponentanalysis，PCA)以其便于SPE=eTe(4)实施，简单易懂的特点在工业过程故障诊断中获得式中：A为diag(A，A：，⋯，A)的对角矩阵，e=(J—了广泛应用J。但是，PCA也有如下2个缺点：(1)PP)X，P是由k个负荷向量组成的矩阵。式(3)中对样本进行处理时，默认样本之问采样独立，不存在的统计量被称为统计量，式(4)中的统计量被称相关性，忽略了系统的动态性能；(2)实际使