[发明专利]异常检测和基于异常的控制

权利要求书

1.一种设备控制系统，包括：

包括一件或多件装备的设备系统；和

控制所述设备系统的控制系统，所述控制系统包括一个或多个计算机和一个或多个计算机存储器装置，所述一个或多个计算机存储器装置与所述一个或多个计算机可互操作地耦合并且具有存储一个或多个指令的有形的、非暂时性的机器可读介质，所述一个或多个指令当由所述一个或多个计算机执行时，执行包括以下各项的操作：

接收设备控制系统的操作点的运行时条件，操作点的运行时条件包括设备系统的运行时状态、设备系统的运行时输出和应用于设备系统的运行时控制动作；

确定对应于操作点的参考点的参考条件，参考点的参考条件包括设备系统的参考状态、设备系统的参考输出和应用于设备系统的参考控制动作；

基于参考条件和运行时条件计算参考点与操作点之间的差异，所述差异包括：

设备系统的运行时状态与参考状态之间的状态差异，

设备系统的运行时输出与参考输出之间的输出差异，以及

应用于设备系统的运行时控制动作与参考控制动作之间的控制动作差异；

计算状态差异的稳定性半径度量、输出差异的稳定性半径度量和控制动作差异的稳定性半径度量；

基于输出差异的稳定性半径度量与状态差异的稳定性半径度量之间的第一频谱相关性来确定可观察性异常指标，其中第一频谱相关性是在第一频率范围之上计算的，其中可观察性异常指标指示在设备控制系统中在可观察性方面出现异常的可能性，其中可观察性指示控制系统基于设备系统的所测量的输出来估计设备系统的状态的能力；

基于输出差异的稳定性半径度量与状态差异的稳定性半径度量之间的第二频谱相关性来确定可观察性健康指标，其中第二频谱相关性是在第二频率范围之上计算的，其中可观察性健康指标指示设备控制系统在可观察性方面正常操作的可能性，并且其中第二频率范围不同于第一频率范围；以及

基于输出差异的稳定性半径度量与控制动作差异的稳定性半径度量之间的第三频谱相关性来确定跟踪性能异常指标，其中第三频谱相关性是在第三频率范围之上计算的，其中跟踪性能异常指标指示在设备控制系统中在跟踪性能方面出现异常的可能性，并且其中跟踪性能测量控制系统跟踪设定点的能力。

2.根据权利要求1所述的设备控制系统，进一步包括：

基于输出差异的稳定性半径度量与控制动作差异的稳定性半径度量之间的第四频谱相关性来确定跟踪性能健康指标，其中第四频谱相关性是在第四频率范围之上计算的，其中跟踪性能健康指标指示设备控制系统在跟踪性能方面正常操作的可能性，并且其中第四频率范围不同于第三频率范围，

基于控制动作差异的稳定性半径度量与状态差异的稳定性半径之间的第五频谱关系来确定可控性异常指标，其中第五频谱相关性是在第五频率范围之内计算的，其中可控性异常指标指示在设备控制系统中在可控性方面出现异常的可能性，并且其中可控性指示控制系统影响设备系统的状态的能力；以及

基于控制动作差异的稳定性半径度量与状态差异的稳定性半径之间的第六频谱关系来确定可控性健康指标，其中第六频谱相关性是在第六频率范围之上计算的，其中可控性健康指标指示设备控制系统在可控性方面正常操作的可能性，并且其中第五频率范围不同于第六频率范围。

3.根据任一前述权利要求所述的设备控制系统，其中设备系统进一步包括可操作来改变一件或多件装备的操作的一个或多个致动器，并且所述操作进一步包括向所述一个或多个致动器发送指令，以基于可观察性异常指标、可观察性健康指标、跟踪性能异常指标、跟踪性能健康指标、可控性异常指标或可控性健康指标中的至少一个来动态地改变所述一件或多件装备的操作。

4.根据任一前述权利要求所述的设备控制系统，其中：

设备系统包括阀；

所述一个或多个致动器包括对阀进行致动的阀致动器；并且

向所述一个或多个致动器发送指令以动态地改变所述一件或多件装备的操作包括向设备系统的阀致动器发送指令以动态地改变设备系统的阀的定位。

5.根据任一前述权利要求所述的设备控制系统，其中状态差异的稳定性半径度量包括状态差异的稳定性半径和状态差异的稳定性半径的无因次改变率中的一个或两个，并且其中状态差异的稳定性半径包括状态差异的稳定性半径的一阶或多阶改变率。