改进主元法在故障检测中的应用.pdfVIP

第2卷第3期 江 南 大 学 学 报 (自然 科 学 版) 2003年9月 JournalofSouthernYangtzeUniversity(NaturalScienceEdition) Vo1．2 No．3 Sep． 2003 文章编号：1671—7147{2003)03—0221—04 改进主元法在故障检测中的应用 王晓初， 荣 冈 (浙江大学 控制科学与工程学系，浙江 杭州 310027) 摘 要：提出一种改进的主元分析法，在线检测当前时间窗口内过程数据的主元子空间，与稳态无 故障数据的主元子空间相比较，以判断是否发生了故障．仿真中，将改进主元法与常规主元法同时 应用于TennesseeEastman过程，结果表明：两者都能检测 出对过程影响较大的故障，改进主元法可 以更好地检测 出对过程影响较 小的故障 关键词：故障检测；田纳西过程；主元分析；主元子空间 中图分类号：TP274 文献标识码：A ImprovedPCA withApplication toFaultDetection WANG Xiao-chu， RONG Gang (DepartmentofControlScienceandEngineering，Zh~iangUniversity，Hangzhou310027，China) Abstract：AnimprovedPCA ispresentedwhichcalculatestheprincipalsubspaceofdatacollectedfrom currenttimewindowsandcomparesitwiththatfrom datacollectedBnderanolTnalcondition．Both theimprovedPCA andconventionalPCA are usedtomonitortheTennesseeEastmanprocess．The simulationresultshowsthatthetwomethodscandetectstrongprocesschanges，buttheimproved PCA hasbetterperformancetodetectweakprocesschanges． Keywords：faultdetection；TennesseeEastmanProcess；principalcomponentanalysis；principalsub— space 任何一个生产系统，经过长期运行和生产负荷 了故障．由于在过程中，主元子空间一直被假定为 变化后都难免会发生各种故障，这些故障可能影响 不变的．主元子空间由前 走个主元向量张成，代表 产品质量，甚至引起重大安全隐患．因此，过程的故 过程的主要信息．当故障发生时，过程的工作状态 障检测对于安全生产和提高产品质量都有着重要 发生变化，即过程数据间的关系发生了变化，主元 意义．基于主元分析法的故障检测具有不依赖于过 子空间也相应地会变化 由于常规主元法没有考察 程模型、易于实施的特点，近年来在化工过程中得 变量之间关系的变化，所以有时主元法在检测故障 到广泛应用 【I，2I． 时表现得不够理想．例如，在TE过程中，用常规主 基于主元分析法故障检测的思路是：对过程的 元法就不能检测出某些故障 3【】．基于此，作者提 出 历史稳态无故障数据进行主元分析，得到主元子空 了改进主元法，在线计算当前时间窗 口内数据的主 间P。利用在线得到的过程数据 以及 P，计算出当 元子空间，并