協(xié)整理論在工程系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷中的應(yīng)用研究.pdf

1、2003年，諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎頒給了在時間序列計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)研究領(lǐng)域做出突破性貢獻(xiàn)的兩位美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家，羅伯特·恩格爾(Robert F. Engle)和克萊夫·格蘭杰(Clive WJ. Granger)，以表彰他們提出的協(xié)整理論解決了時間序列分析中的兩個難題，即異方差(Time-Varying Volatility)與非平穩(wěn)性(Non-stationary)。這加深了研究工作者對許多經(jīng)濟(jì)變量時間序列非平穩(wěn)和波動隨時間變化這兩個基本性質(zhì)的理解，

2、以及由此引申出的大量實(shí)際應(yīng)用。 本文介紹了協(xié)整理論的起源、發(fā)展、應(yīng)用背景，并首次將協(xié)整理論應(yīng)用于非平穩(wěn)工程系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷問題。ARIMA模型以及動態(tài)PCA或PLS方法已經(jīng)應(yīng)用于非平穩(wěn)工程系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷領(lǐng)域，但是，這些方法在非平穩(wěn)系統(tǒng)模型中存在許多局限性。協(xié)整理論是處理非平穩(wěn)時間序列的有力工具，可通過線性組合，將具有長期均衡關(guān)系的多個非平穩(wěn)時間序列生成一個平穩(wěn)序列。工程領(lǐng)域的研究者可利用這種特征將協(xié)整理論應(yīng)用于非

3、平穩(wěn)工程系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷問題。為了檢驗(yàn)這種方法的可行性，作者基于汽車發(fā)動機(jī)和石油化工工業(yè)的流化催化裂化裝置（FCCU）仿真數(shù)據(jù)，采用協(xié)整理論分析了發(fā)動機(jī)及FCCU在正常工作狀態(tài)下的若干非平穩(wěn)輸出變量，驗(yàn)證了這些變量在正常工作狀態(tài)下滿足協(xié)整關(guān)系，即這些非平穩(wěn)輸出變量在正常工作狀態(tài)下滿足長期均衡的關(guān)系。進(jìn)一步，作者模擬了發(fā)動機(jī)輸出軸扭矩傳感器故障以及FCCU系統(tǒng)的若干故障，在故障狀態(tài)下，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)及FCCU系統(tǒng)的各檢測變量之間的協(xié)整