[发明专利]一种工业过程故障检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动检测技术领域，具体地说，涉及一种工业过程故障检测方 法。

背景技术

高炉炼铁是现代钢铁生产中的重要环节。为了使高炉能够安全高效运行，对 高炉炼铁过程的监控及故障的检测就显得尤为重要。然而，由于高炉炼铁系统十 分复杂并且缺乏直接测量，一般难以构建精确的数学模型。

目前现存的高炉诊断方法主要基于专家系统。然而，只有训练数据包含充分 多的历史故障信息并且规则足够详尽时，专家系统才能达到预期效果。同时，由 于原料限制等原因，国内高炉炼铁过程中使用专家系统进行过程监控的比例仍然 较低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种工业过程故障检测方法，所述方法包括：

获取待检测工业过程的运行数据，并利用预设滑动时间窗口对所述运行数据 进行处理，得到不同窗口下的运行数据矩阵；

计算第1运行数据矩阵X₁的协方差矩阵的特征值Λ₁和特征向量P₁，根据所 述第1运行数据矩阵X₁的协方差矩阵的特征值Λ₁和特征向量P₁，采用迭代的方 式确定其它各个运行数据矩阵的协方差矩阵的特征值和特征向量；

根据各个运行数据矩阵的协方差矩阵的特征值和特征向量，计算各个运行数 据矩阵的检测指数，并将各个所述检测指数分别与预设检测指数阈值进行比较， 根据比较结果判断所述待检测工业过程是否出现故障。

根据本发明的一个实施例，计算第1运行数据矩阵X₁的协方差矩阵的特征 值Λ₁和特征向量P₁的步骤包括：

对所述第1运行数据矩阵X₁进行标准化处理，并计算标准化处理后的第1 运行数据矩阵的协方差矩阵，得到第1协方差矩阵；

对所述第1协方差矩阵进行分解，得到所述第1协方差矩阵的特征值Λ₁和 特征向量P₁。

根据本发明的一个实施例，根据如下表达式计算所述第1协方差矩阵：

C1=1wX‾1TX‾1]]>

其中，C₁表示第1协方差矩阵，w表示预设滑动时间窗口的长度，表示第1运行数据矩阵的标准化矩阵。

根据本发明的一个实施例，根据如下表达式计算所述第1运行数据矩阵X₁的 协方差矩阵的特征值Λ₁和特征向量P₁：

C₁＝P₁Λ₁P₁^T

其中，C₁表示第1协方差矩阵。

根据本发明的一个实施例，采用迭代的方式确定其它各个运行数据矩阵的协 方差矩阵的特征值和特征向量的步骤包括：

对第k运行数据矩阵X_k的协方差矩阵进行两次秩1变换，分别得到所述第k运行数据矩阵X_k的协方差矩阵经过第一次秩1变换后的特征值和特征向量以及经过第二次秩1变换后的特征值和特征向量

根据两次秩1变换所得到的特征向量计算第k+1运行数据矩阵X_k+1的协方差矩阵的特征向量P_k+1，根据第k运行数据矩阵X_k+1的协方差矩阵经过第二次秩1变换后的特征值计算第k+1运行数据矩阵X_k+1的协方差矩阵的特征值Λ_k+1。