基于PCA的空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)故障診斷.pdf

1、隨著智能建筑的發(fā)展，空調(diào)系統(tǒng)的規(guī)模日益擴(kuò)大，供熱通風(fēng)空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng)設(shè)備種類及數(shù)量也迅速增加。在建筑的整個(gè)生命周期內(nèi)，包括設(shè)計(jì)階段到運(yùn)行階段，故障層出不窮，導(dǎo)致大部分建筑通常都無法滿足設(shè)計(jì)階段的預(yù)期要求。同時(shí)，這些故障通常在短時(shí)間內(nèi)難以察覺。對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行有效的故障診斷可以減少系統(tǒng)的能源消耗、維持舒適的室內(nèi)環(huán)境、降低設(shè)備的損耗和減少溫室氣體的排放。因而，故障診斷對(duì)空調(diào)系統(tǒng)來說是十分重要的。 本文提出用主成分分析法(PCA

2、)對(duì)空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的傳感器故障和空氣側(cè)換熱器表面結(jié)污故障進(jìn)行診斷與檢測的基本思想。基于主成分分析法進(jìn)行故障檢測與診斷的基本流程主要包括四個(gè)過程：PCA模型建立過程、數(shù)據(jù)采集過程、故障檢測過程和故障診斷過程。 主成分分析法將測量數(shù)據(jù)空間為主成分子空間(PCS)及殘差子空間(RS)。在正常情況下，PCS內(nèi)的數(shù)據(jù)投影主要包含的是測量數(shù)據(jù)的正常值，而RS內(nèi)的數(shù)據(jù)投影主要是測量噪聲。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，由予故障的影響，RS內(nèi)的投影將會(huì)顯著增

3、加，通過對(duì)RS內(nèi)的投影進(jìn)行分析，我們可以進(jìn)行故障檢測。本文使用了平方預(yù)測誤差(SPE)這個(gè)統(tǒng)計(jì)量作為故障檢測的指標(biāo)，并按照下面的規(guī)則來進(jìn)行故障檢測；SPE(x)≤б2，系統(tǒng)運(yùn)行正常；SPE(x)б2，系統(tǒng)出現(xiàn)故障。故障重構(gòu)的本質(zhì)是尋找故障測量數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的正常值的一個(gè)估計(jì)值的過程。本文采用迭代法來進(jìn)行傳感器故障重構(gòu)。迭代重構(gòu)就是沿著故障方向，逐步逼近主成分子空間的過程。本文采用識(shí)別指數(shù)SVI進(jìn)行傳感器故障識(shí)別，判斷發(fā)生故障的傳感器。SVI