全厂控制回路振荡检测诊断平台的构建及振荡检测诊断方法的研究

摘要

现代过程工业的规模越来越大，集成度也越来越高，一般化工厂往往包含成百上千个控制回路，如果某个控制回路出现故障，由于控制回路之间通过温度，流量，物料，反馈等作用相互影响，故障源回路所产生的振荡极易在回路间传播，从而形成厂级振荡，势必影响生产操作平稳性，增加产品的次品率。如何在众多振荡回路中定位振荡源回路有着重大的实际意义，论文对现有的主要时域振荡源检测方法进行了研究，构建了集振荡源检测与振荡诊断于一体的软件平台，并且通过仿真数据和工业数据进行验证和分析。论文的主要内容有以下几个方面:
　　第一部分实现了基于交叉互相关函数的振荡源检测方法，同时构建了包含15个控制回路的仿真平台用于数据生成与分析。
　　第二部分实现了基于转移熵的振荡源检测方法，并且对计算转移熵时，预测步长的选择进行了一些验证。
　　第三部分实现了基于格兰杰因果关系检验的振荡源检测方法，该部分包含了非条件格兰杰因果关系检验、条件格兰杰因果关系检验、广义偏有向相干分析（时域格兰杰在频域上的表示）等三种方法，并且通过仿真数据对方法的适用性进行了验证。
　　第四部分为对三种时域振荡源检测方法适用性的讨论，主要讨论了信噪比对检测方法适用性的影响，同时也对比了三种方法的时间复杂度。
　　第五部分为基于Hammerstein模型的两阶段参数辨识，该模型的非线性部分为粘滞模型，粘滞模型参数采用基于多起始点带限制范围的随机自适应搜索，搜索过程采用两步法策略。线性部分采用ARMAX模型，同时对模型参数加以辨识。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景意义及研究现状

1．1．1 控制回路振荡源检测研究现状

1．1．2 控制回路振荡诊断研究现状

1．2 本课题研究的内容与目标

第二章 基于交叉互相关函数的振荡源检测

2．1 基于交叉互相关函数的振荡源检测方法概述

2．1．1 交叉互相关函数在计算时间延时上的限制

2．1．2 基于交叉互相关函数的振荡源检测

2．2 多回路simulink仿真平台的构建

2．3 基于交叉互相关函数的振荡源检测平台

2．4 基于交叉互相关函数的振荡源检测平台仿真数据测试

2．5 本章小结

第三章 基于转移熵的振荡源检测

3．1 基于转移熵的振荡源检测

3．1．1 转移熵概述

3．1．2 转移熵计算

3．1．3 基于转移熵的振荡源检测

3．2 基于转移熵方法的振荡源检测平台

3．3 基于转移熵的振荡源检测平台仿真数据测试

3．4 本章小结

第四章 基于格兰杰因果检验的振荡源检测

4．1 格兰杰因果检验概述

4．1．1 时域格兰杰因果检验概述

4．1．2 频域格兰杰因果检验概述

4．2 基于格兰杰因果关系检验的振荡源检测

4．2．1 数据预处理

4．2．2 格兰杰因果关系检验

4．3 基于格兰杰因果关系检验的振荡源检测平台

4．4 基于格兰杰因果关系检验的多回路振荡源检测方法的验证

4．5 本章小结

第五章 振荡源检测方法分析

5．1 信噪比对互相关函数检测振荡源的影响

5．2 信噪比对转移熵方法检测振荡源的影响

5．3 信噪比对格兰杰因果关系检验方法检测振荡源的影响

5．4 振荡源检测算法时间复杂度分析

本章小结

第六章 控制阀粘滞参数辨识

6．1 Hammerstein模型线性部分可辨识性分析

6．2 粘滞参数搜索简介

6．2．1 基于多起始点的自适应随机搜索

6．2．2 粘滞参数搜索空间

6．3 基于Hammerstein模型的粘滞参数辨识及平台介绍

6．3．1 基于Hammerstein模型的粘滞参数辨识

6．3．2 控制阀粘滞参数辨识平台介绍

6．4 控制阀粘滞参数辨识仿真数据及工业数据验证

6．4．1 一阶惯性时滞环节

6．4．2 一阶惯性加极点时滞环节仿真

6．4．3 二阶惯性时滞环节仿真

6．4．4 纯积分时滞环节仿真

6．4．5 一阶惯性加零点环节仿真

6．4．6 Albert大学工业数据包粘滞参数辨识

6．5 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 课题总结

7．2 研究展望

致谢

参考文献

在校期间发表论文