液位系统的传感器故障诊断与容错控制方法研究
随着自动化生产的不断发蟪展,人们对产品质量的要求也越来越高,但系统在运行过程中往往会因为故障问题而导致控制失效。因此，如何提高控制系统的可靠性与稳定性成了一个迫切需要研究、解决的重要问题。考虑实际工业系统大多为复杂非线性的，难以获得精确模型，且传感器极易发生故障。本文基于知识发现的数据挖掘技术，以单窖水箱为被控对象。针对系统中液位传感器的故障，开展了故障诊断与容错控制方法研究，主要研究工作如下： （1)在了解课题研究背景与意义、分析国内外故障诊断与容错控制技术研究现状的基础上，以液位控制系统的传感器为研究对象，研究传感器的故障诊断与容错控制方法。基于OPC(OLE for Process Control)通信技术，搭建PID控制的单容液位系统半实物基础实验平台，然后借助实验平台进行传感器在正常和故障状态下的实验，并采集实验数据用于故障诊断方法研究。 （2）考虑到复杂非线性系统难以建立精确模型，提出一种以数据挖掘为核心的知识发现方法，建立液位传感器的故障诊断模型。首先，对传感器各故障类型的历史输出数据进行分析处理，提取故障特征。接下来，利用残差知识进行故障检测，并分析液位变化率与故障值的关系。建立故障定值模型来确定故障值大小，然后，利用提取的故障特征建立故障定位模型，区分传感器故障类型。最后，通过实验数据验证了所研究的故障诊断方法是准确有效的。 (3)针对故障诊断结果，提出一种串联故障补偿模型的容错控制方法，该方法是对传感器输出误差进行补偿，抵销故障影响。并设计容错控制实验，验证了加入故障补偿的液位系统在有无故障情况下都能稳定运行。 （4）基于原有的基础实验平台，调用S的数嵌入故障诊断与容控制算法，建立一个具备实时故障诊断与容错控制的液位系统。然后，就传感器正常无故障、加性故障及乘性故障进行实时故障诊断与容错控制仿真实验，实验结果显示，论文中研究的方法能有效应用在实际液位系统当中，达到了传感器实时故障诊断与容错控制的目的。
传感器;故障诊断;容错控制;液位系统
中国计量大学
硕士
控制工程
那文波;郑玮
2018
中文
TP273;TP212
2019-04-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）