[发明专利]一种轧钢过程故障诊断方法及系统

权利要求书

1.一种轧钢过程故障诊断方法，其特征在于，包括：

获取以往轧钢过程中产生的历史样本数据，建立历史样本数据库,所述历史样本数据为以往生成不同钢种、不同板厚的钢板时所产生的数据组，所述数据组中包括过程变量和质量变量；其中，所述过程变量包括弯辊力、辊缝、轧制力和速度；所述质量变量包括钢板的厚度、宽度、凸度、平整度和温度；

将轧钢机架组分为上游机架组、中游机架组和下游机架组，基于所述历史样本数据库分别建立上游机架组、中游机架组和下游机架组的故障检测模型；

实时获取当前轧钢过程中产生的故障检测指标值，利用所述故障检测模型对获取的故障检测指标值进行实时检测，从而对当前轧钢过程进行故障监测；

当轧钢过程出现故障时，将实时故障数据存入故障数据库，对于单个机架内部的故障传播路径推理，通过轧钢专家知识中的轧制力设定方程、弯辊力设定方程、弹跳方程建立分层模糊符号有向图，并结合选定的故障采样点得到异常节点，从而得到故障在单个机架内部的传播路径；

对于机架间的故障传播路径推理，结合选定的故障采样点和先验的机架间的变量传播关系得到故障在机架间的传播路径，并计算各传播路径的优先级，根据各传播路径的优先级输出候选故障源节点，并利用出现故障时所获取的故障检测指标值确定故障初始位置和当前生产过程的安全水平。

2.如权利要求1所述的轧钢过程故障诊断方法，其特征在于，所述建立上游机架组、中游机架组和下游机架组的故障检测模型，包括：

分别构建上游机架组、中游机架组和下游机架组对应的故障检测指标；其中，所述故障检测指标包括非质量相关检测指标和质量相关检测指标；

基于所述历史样本数据库计算出各故障检测指标对应的控制限；当实时获取的故障检测指标值超过相应的控制限时，则表明对应机架组出现故障。

3.如权利要求2所述的轧钢过程故障诊断方法，其特征在于，所述利用出现故障时所获取的故障检测指标值确定故障初始位置和当前生产过程的安全水平，包括：

根据出现故障时所获取的故障检测指标值中的非质量相关检测指标，判断故障是出现在上游机架组、中游机架组、下游机架组中的哪一个机架组之中；

根据出现故障时所获取的故障检测指标值中的质量相关检测指标，判断故障是否传播至中游机架组、下游机架组，以及影响产品质量；

根据故障的传播范围定义当前生产过程的安全水平；其中，当故障未发生或故障仅出现在上游机架组中时，确定当前生产过程的安全水平为第一等级；当故障影响中游机架组时，确定当前生产过程的安全水平为第二等级；当故障影响下游机架组时，确定当前生产过程的安全水平为第三等级；当故障影响产品质量时，确定当前生产过程的安全水平为第四等级，以便根据安全水平判断对于当前故障是否需要停机维护及制定维护策略。

4.如权利要求1所述的轧钢过程故障诊断方法，其特征在于，所述计算各传播路径的优先级，包括：

传播路径的优先级P为P＝M*S，其中M为传播路径的故障放大倍数，即为相容通路下游节点与上游节点偏差的比值，表达式为：

其中，e_d为下游节点的解模糊值，e_u为上游节点的解模糊值；解模糊值为:

其中，语言变量NB、NS、PS、PB表示节点变量采样值相对于对应的变量稳态值的偏差程度，μ_NB、μ_NS、μ_PS、μ_PB分别表示与各语言变量对应的模糊隶属度；S为故障支持度，即S＝minu(v_i)，其中u(v_i)为通路中节点v_i的解模糊值。