[发明专利]一种化工液位过程控制系统的鲁棒故障诊断方法

说明书

本发明涉及化工技术领域，公开了一种化工液位过程控制系统的鲁棒故障诊断方法，包括：步骤1建立化工过程液位控制系统模型的状态方程和输出方程并对其进行简化；步骤2针对步骤1所述系统方程，设计故障诊断观测器；步骤3构造系统误差动态方程；步骤4对系统进行敏感性和鲁棒性分析，得到故障诊断观测器的增益矩阵L_i和H_i；步骤5设定阈值J_th，构造残差评价函数。与现有技术相比，本发明能在线检测出发生的故障并且准确地对故障进行估计，具有高敏感性和较强的鲁棒性，实现了故障诊断系统对外部扰动的消除，有重要的实用参考价值。

技术领域

本发明涉及化工技术领域，特别涉及一种化工液位过程控制系统的鲁棒故障诊断方法。

背景技术

近年来，由于科技的快速发展，现代化工工业生产过程正朝着大规模化、复杂化以及智能一体化的方向发展。也正是因为生产系统结构日渐变得复杂、精密化，系统的各个部分之间彼此相关、耦合，如果系统的某部分发生故障，就可能导致整个生产过程无法正常运转，这必然会极大程度地降低生产效率，从而影响企业和国家经济效益，造成巨大的经济损失，并且极有可能会对环境造成重大影响。尤其是在化工生产领域中，化工行业关乎国民经济命脉，涉及衣食住行和环境等多个方面，生产过程中的隐患如不能及时排除，则会造成经济损失和重大灾难。

化工生产往往是一个环环相扣的链式生产模式，每个环节都决定着生产能否顺利进行。在化工生产过程中，液位控制系统有着广泛的应用，该系统以液位为被控对象，在化工生产中有着举足轻重的作用。例如在化工厂中常见的锅炉，是一种蒸汽设备，在实际生产过程中，为了保证锅炉的正常运行，锅炉的液位需要维持在一个安全值范围，如果液位过低，则容易烧干锅而引发严重事故；如果锅炉中的液位过高，又会存在蒸汽带水的情况并发生溢出危险。为了降低此类事故发生的概率、避免灾难的发生，化工生产过程的安全性与稳定性需要一定的科技手段来保障。于是化工过程故障诊断技术成为人们的研究热点之一，该技术确保了化工系统的可靠性和安全性。

故障诊断，也就是通过利用各种检查和测试方法，及时准确地发现系统中存在的故障，并且能确定发生故障的位置，故障诊断就是故障检测和故障隔离的过程。因此，故障诊断方法可以有效地监测化工生产过程，满足化工生产过程的需要，本发明实现对未知输入优化其鲁棒性和敏感性，基于设计的故障诊断观测器，可以提供准确的故障检测和故障估计。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种针对化工过程液位控制系统的不确定切换线性系统的鲁棒故障诊断方法，利用多目标H_∞/H_-条件，实现对未知输入优化其鲁棒性和敏感性。基于所获得的故障诊断观测器，可以提供准确的故障检测和故障估计。

技术方案：本发明还提供了一种化工液位过程控制系统的鲁棒故障诊断方法，包括如下步骤：

步骤1：建立化工过程液位控制系统模型的系统方程，其包括状态方程和输出方程，并对其进行简化；

步骤2：针对步骤1所述系统方程，设计故障诊断观测器，所述故障诊断观测器以及残差信号设计如下：