基于數(shù)據(jù)的燃料電池典型非正常工況故障檢測研究.pdf

1、PEM燃料電池作為一種環(huán)境友好型的新能源技術，在最近二十年中得到了研究學者的廣泛關注。為了保證該設備健康穩(wěn)定的運行，需要對系統(tǒng)的典型非正常工況進行實時的在線檢測，避免故障長期存在而引起設備的損壞甚至癱瘓。PEM燃料電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，具有動態(tài)非線性特點，這使得對系統(tǒng)難以進行精確的機理建模，從而限制了基于解析模型等先驗知識的故障檢測方法的應用。而傳感器技術的高速發(fā)展使我們能夠在系統(tǒng)設備運行時獲得大量蘊含狀態(tài)信息的過程數(shù)據(jù)，這使得基于數(shù)據(jù)驅(qū)動

2、的方法對PEM燃料電池系統(tǒng)進行故障檢測具有很強的可行性。
　　本文以非線性PEM燃料電池系統(tǒng)為研究對象，從基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法出發(fā)，利用非高斯分布的工業(yè)過程數(shù)據(jù)，研究設計適當?shù)墓收蠙z測算法，完成對PEM燃料電池的典型非正常工況下的故障檢測，主要研究內(nèi)容為：
　　(1)針對PEM燃料電池系統(tǒng)非線性的特點，將局部加權投影估計算法和PLS故障檢測算法進行結(jié)合拓展，推導出適用于該系統(tǒng)的基于數(shù)據(jù)的故障檢測方法，設計得到相應的故障診斷策略

3、。
　　(2)應用全潛投影理論對設計的算法進行改進，克服空間投影不完全正交的缺點。在此基礎上，得到改進后的四個子空間統(tǒng)計量，分別實現(xiàn)對與輸出變量完全相關的主元子空間、與輸出正交的子空間、原殘差中變異信息較大的子空間、殘差空間這四個子空間的實時監(jiān)控。通過對以上統(tǒng)計量結(jié)合分析，得到當前系統(tǒng)狀態(tài)的相關信息。
　　(3)對于系統(tǒng)數(shù)據(jù)的非高斯分布特點，提出使用Parzen窗法計算統(tǒng)計閾值，增強了算法的精確性。結(jié)合改進后的算法，提出了完