《基于HMM和D-S证据理论的过程监视方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于HMM和D-S证据理论的过程监视方法（62页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、沈阳化工学院硕十学位论文摘要随着现代工业的发展，在线妊视系统已经成为许多生产过程的基本组成部分。当系统发生异常时，故障诊断系统应该迅速的检测和隔离异常事件并分析导致异常动作的原因。由于安全和经济的原因，故障检测和诊断技术已经受到了来自工程领域和学术领域的广泛关注，并成为工业自动化的一个重要的领域。目前，过程监视和故障诊断系统在实际应用中仍然存在许多的困难，如故障诊断系统的鲁棒性、自适应性和综合诊断能力等，这些大大影响的故障检测和诊断理论在实际工业生产中的应用。本文研究了一类基于知识的过程监视和故障诊断方法。方法分为四步：第一步是知识表达。即数据预处理和建立由高斯混合模型所描述的观察序列。采用小
2、波分析的方法对数据记录进行预处理，根据小波变换所具有的多尺度分解特征，在不损失数据重要信息的前提下去除信号中混杂的噪声。把滤波后的数据进行高斯混合，使过程数据按时间顺序形成高斯混合模型，获得建立隐马尔可夫模型( H M M ) 所需要的观察序列。第二步建立H M M ，用系统不同状态所对应的高斯混合模型的集合，对H M M 进行训练和参数重新估计，建立与之相匹配的H M M 模型。第三步基于模式识别的过程监视。当获得新数据时，计算当前序列与特定模型相匹配的概率，并依据这些概率对过程进行监视，获得单个过程变量的状态信息。第四步将各个过程变量的各个不同状态的H M M 作为D s 证据理论的基本概
3、率分配函数进行数据融合，实现多变量过程监视，来获取系统全面、综合的信息。关键字：隐马尔可夫模型高斯混合模型D S 证据理论故障诊断多变量沈阳化工学院硕士学位论文A b s t r a c tA b s t r a c tF a u l td e t e c t i o na n dd i a g n o s i sh a sb e c o m eaf u n d a m e n t a lc o m p o n e n to fm a n yp r o d u c t i v ep r o c e s s e s ，b e c a u s eo ft h ed e v e l o p m e
4、n to fi n d u s t r y I tC a l ld e t e c ta n di s o l a t ea b n o r m a ls i t u a t i o n s T h ea r e ao ff a u l td e t e c t i o na n dd i a g n o s i sh a sr e c e i v e dc o n s i d e r a b l ea t t e n t i o nf r o mi n d u s t r ya n da c a d e m i ab e c a u s eo ft h ee c o n o m i ca n
5、 ds a f e t yi m p a c ti n v o l v e d I ti sa ni m p o r t a n ta s p e c to f p r o c e s se n g i n e e r i n g T h e r ea r eh o w e v e ran u m b e ro fp r a c t i c a lc h a l l e n g e si nd e s i g n i n gs u c hs y s t e m sd u et os e v e r a lf a c t o r ss u c ha sr o b u s t n e s sa n
6、 da d a p t a t i o no fd i a g n o s i ss y s t e m T h e s ef a c t o r sa f f e c ta p p l i c a t i o no ff a u l td e t e c t i o na n dd i a g n o s i s Ap r o c e s sm o n i t o rm e t h o db a s e do nk n o w l e d g ei ss t u d i e di nt h i sp a p e r T h em e t h o di sm a d eu po ff o u
7、rp a r t s F i r s t l y , t h ek n o w l e d g ei se x p r e s s e d D a t ai sp r e p r o c e s s e da n do b s e r v a t i o na r r a yd e s c r i b e db yG a u s s i a nM i x t u r e sM o d e li ss e tu D 访t h i sp a r t T h em e t h o do fw a v e l e ta n a l y s i si ss e l e c t e dt op r e p
8、 r o c e s sp r o c e s sd a t ai nt h i sp a p e r T h e nt h ef i l t e r e dd a t ai sm o d e l e dw i t hG a u s s i a nM i x t u r e sM o d e li nt h eo r d e ro ft i m e O b s e r v a t i o na r r a yn e e d e db ys e R i n gu pH i d d e nM a r k o vM o d e li so b t a i n e d S e c o n d l y
9、, H i d d e nM a r k o vM o d e l sa r es e tu p f t i d d e nM a r k o vM o d e l so fd i f f e r e n ts t a t e sa r et r a i n e do rr e e s t i m a t e dw i t ls e t so fG a u s s i a nM i x t u r e sM o d e l sc o r r e s p o n d i n gt od i f f e r e n ts t a t e so f s y s t e m 1 1 1 et h i
10、r ds t e pi so n l i n em o n i t o r A f t e rn e wd a t ai sa c q u i r e d ，t h ep r o b a b i l i t i e so fc u r r e n ts e q u e n c e sm a t c h i n gw i t ht h eS p e c i f i cm o d e lc a nb ec a l c u l a t e d T h ep r o c e s sC a nb em o n i t o r e da n dt h es t a t u si n f o r m a t
11、 i o no ft h ei n d i v i d u a lp r o c e s sv a r i a b l eC a nb eo b t a i n e dw i mt h e s ep r o b a b i l i t i e s F o u r t h l y ，H i d d e nM a r k o vM o d e l so fd i f f e r e n ts t a t e sa r er e g a r d e da sb a s i cp r o b a b i l i t yd i s t r i b u t e sf u n c t i o no fD e
12、 m p s t e r - S h a f e r se v i d e n c et h e o r y M u l t i v a r i a t ep r o c e s sm o n i t o ri sr e a l i z e db yd a t af u s i o n 0 v e r a l la n ds y n t h e s i z e di n f o r m a t i o ni so b t a i n e d K e yw o r d s ：H i d d e nM a r k o vM o d e lG a n s s i a nM i x t u r e s
13、M o d e lD e m p s t e r - S h a f e r Se v i d e n c et h e o r yf a u l td i a g n o s i sm u l t i v a r i a t eI I沈阳化工学院学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献也已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：沈阳化工学院学位论文使用授权声明沈阳化工学院有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子
14、文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。在保密期外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权沈阳化工学院研究生部办理。研究生签名：导师签名；日期：沈阳化工学院硕士学位论文第一章绪论1 - 1 引言第一章绪论故障诊断技术是最近四十年来发展起来的- - f 3 新兴学科，是为了适应现代化大规模工业生产的实际需要而形成的各学科交叉的综合学科。故障诊断的历史和人类对系统的维修方式密不可分，在工业革命后相当长的一段时间内，由于当时的生产规模，设备的技术水平和复杂程度都较低，系统的利用率和维修费用都
15、没有引起人们的重视，人类对系统的维修方式基本上都是事后进行维修，即设备运行出现问题以后进行故障分析和维修。二十世纪以后由于大生产的发展，尤其是流水线生产方式的出现，设备本身的技术水平和复杂程度都大大地提高，系统故障对生产的影响显著增加。这样出现了定期维修，以便在事故发生前加以处理。在六十年代，美国军方意识到定期维修的一些弊病，开始变定期维修为预知维修，即在系统的正常运行过程中就开始进行监护，以发现潜在的故障原因，及早采取措施，防止突发性故障的生产。军方的这种主动维修方式，不仅大大地避免了灾难性的系统设备故障，而且避免了失修和过剩维修，经济效益十分显著。这种维修方式很快被其它企业仿效。系统诊断技
16、术很快就发展起来。从科学的大环境来看，系统的故障诊断技术的产生也是各学科交叉发展的必然。四十年代以来，人们的生产方式日益向大工业方向发展。在这种宏伟的大背景下，系统论、混沌学等纷纷诞生，尤其是控制理论出现了一些重大的突破，产生了一系列现代的控制方法。生产系统的庞大化和复杂化的同时也生产了新的问题，即如何避免运行中故障的发生，这就要求有- - 1 3 相应的诊断技术。同一时期，电子技术，尤其是计算机技术的发展，为系统设备诊断提供了必要的技术基础，六十年代，快速F o u r i e r 变换的出现，使得诊断技术快速发展。近年来。传感器技术的发展，信号处理的系列技术，如各种滤波技术，各种谱分析技术，人工智能的系列技术，如专家系统，模糊数学，神经网络等，以及其它技术在诊断中的应用，使得系统诊断技术日见完善。1 2 故障诊断的任务故障诊断技术1 , 2 1 是一门综合性技术，它的开发涉及多门学科，如现代控制理论、可靠性理论、数理统计、模糊集理论、信号处理、模式识别、人工智能等学科理论。故障诊断的任务，由低级到高级可分为四个方面
