[发明专利]一种自适应核高斯混合模型的空压机监控诊断系统及方法

权利要求书

1.一种自适应核高斯混合模型的空压机监控诊断系统，包括现场设备层、设备控制层和管理监控层，其特征在于：

所述的现场设备层采用PLC200作为分站，PLC200连接有用于采集水泵电机的电压、电流、运行时间，拖动电机的电压、电流、定子轴温、转子前轴温、转子后轴温、运行时间，风包内的压力、温度以及空压机的进水压力、出水压力、进水温度、出水温度的传感器，PLC200连接有用于控制空压机和水泵启和/或闭执行器；

所述的设备控制层采用PLC300作为主站，PLC300连接有上位机；主站和分站之间选用PROFIBUS-DP主从网络进行通讯，组成分布式I/O系统；主站采用PLC300为中心控制单元，基于支持向量机的变结构自适应PID控制器对整个空压机系统进行控制，上位机通过PROFIBUS－DP协议实现与主站的通讯，将每个分站的信息送到上位机，实现对整个空压机系统的监控；

所述的管理监控层通过工业以太网和上位机进行通信，实现上位机的远程监控和故障诊断。

2.根据权利要球1所述的一种自适应核高斯混合模型的空压机监控诊断系统，其特征在于：所述的基于支持向量机的变结构自适应PID控制器的具体算法如下：

(1)使用SVM对非线性控制对象逼近，并瞬时线性化非线性控制对象逼近模型；

(2)根据控制误差自适应调整PID控制器结构；

(3)使用多步预测思想自适应整定PID参数；

(4)根据反馈的实际压力信号与设定压力信号的误差，按照自适应PID控制算法计算控制量，实现对空压机系统的控制。

3.根据权利要球1或2所述的一种自适应核高斯混合模型的空压机监控诊断系统，其特征在于：所述的空压机系统包括四台空压机，四台空压机采用主-辅-备-检修的组合方式运行，主机设备始终处于闭环控制状态。

4.一种自适应核高斯混合模型的空压机监控诊断方法，其特征在于：采用1-3中任一监控诊断系统，具体步骤如下：

(1)确定故障诊断所用的关键变量，采集空压机样本数据作为训练样本；

所用的监测参数包括：水泵电机的电压、电流、运行时间；拖动电机的电压、电流、定子轴温、转子前轴温、转子后轴温、运行时间；风包内的压力、温度；空压机的进水压力、出水压力、进水温度、出水温度；

(2)对采集到采集空压机样本数据进行归一化处理，将数据去掉量纲的影响；

(3)在低维子空间内使用GMM对数据集聚类揭示数据多模态；

(4)然后根据数据多模态信息，在原始数据空间利用基于熵的核函数参数估计算法寻找局部最优核函数参数；

(5)利用局部最优核函数参数使用KPCA把非线性高维多模态数据集变换低维鉴别子空间，如果算法没有达到终止条件，则转到第一步继续迭代执行，通过自适应核高斯混合模型完成对空压机系统的故障诊断。