基于主元分析的濁度傳感器系統(tǒng)故障診斷方法研究.pdf

1、隨著控制系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化的迅猛發(fā)展，各類工程系統(tǒng)的復(fù)雜性大大增加，系統(tǒng)的可靠性與安全性已成為保障經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的一個(gè)關(guān)鍵因素，得到了廣泛高度的重視。傳感器作為自動(dòng)控制系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)之器件以及信息獲取的源頭，在自動(dòng)的、智能的系統(tǒng)中發(fā)揮著重大的作用不言而喻。它的測(cè)量結(jié)果直接影響系統(tǒng)的運(yùn)行，影響分析、決策的正確性，當(dāng)傳感器出現(xiàn)性能蛻化、故障或失效時(shí)，將給后續(xù)的監(jiān)測(cè)、控制、故障診斷等系統(tǒng)帶來嚴(yán)重影響，產(chǎn)生誤診斷、誤報(bào)警，甚至造成

2、不可估量的損失。據(jù)美國(guó)“智能維護(hù)系統(tǒng)中心”研究表明：一般自動(dòng)化系統(tǒng)40％以上的故障警報(bào)皆是由于傳感器系統(tǒng)自身的故障而產(chǎn)生的誤報(bào)警。因此，研究傳感器自身的故障診斷問題就顯得尤為重要。 本課題使用的基于主元分析（PCA）的故障診斷方法是故障診斷領(lǐng)域一個(gè)重要研究分支，其通過把數(shù)據(jù)投影到能夠準(zhǔn)確表征傳感器過程狀態(tài)的低維空間，大大簡(jiǎn)化和改進(jìn)了監(jiān)控程序，保留了變量間的關(guān)系結(jié)構(gòu)，按獲取數(shù)據(jù)的變化度來說是最優(yōu)的，而且具有高可靠性，高穩(wěn)定性，高容

3、錯(cuò)性等特點(diǎn)，為測(cè)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理提供很好的解決方法，在控制領(lǐng)域有著重要的意義。 本科題研究的濁度傳感系統(tǒng)是基于PC機(jī)+數(shù)據(jù)采集卡的模式，采用了虛擬儀器結(jié)合PCA算法來實(shí)現(xiàn)了對(duì)多路濁度傳感器的在線實(shí)時(shí)故障診斷、數(shù)據(jù)融合輸出，達(dá)到了濁度傳感系統(tǒng)故障診斷的目標(biāo)。系統(tǒng)工作流程是首先利用PC機(jī)的LabVIEW應(yīng)用程序通過PCI總線驅(qū)動(dòng)NI公司的6024-E數(shù)據(jù)采集卡對(duì)兩路濁度和一路溫度值進(jìn)行采集數(shù)據(jù)并傳送回上位機(jī)，然后利用Matlab軟件

4、分別對(duì)該三路波形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、融合，再利用Simulink仿真模擬傳感器的常見故障，檢驗(yàn)PCA模型對(duì)濁度傳感器故障的診斷。 本文主要實(shí)現(xiàn)在軟件開發(fā)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)處理和濁度傳感器故障診斷，主要介紹了PCA模型的建立、基于PCA模型的T2和SPE統(tǒng)計(jì)量對(duì)故障檢測(cè)和使用基于SPE貢獻(xiàn)率的貢獻(xiàn)圖來辨識(shí)故障傳感器。經(jīng)測(cè)試表明，系統(tǒng)基本達(dá)到故障診斷的技術(shù)要求，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，而且所構(gòu)建的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用軟件具有靈