[发明专利]异常检测和基于异常的控制在审
申请号: | 201980027845.0 | 申请日: | 2019-02-19 |
公开(公告)号: | CN111989630A | 公开(公告)日: | 2020-11-24 |
发明(设计)人: | K·E·沙劳迪 | 申请(专利权)人: | 伍德沃德有限公司 |
主分类号: | G05B23/02 | 分类号: | G05B23/02 |
代理公司: | 中国专利代理(香港)有限公司 72001 | 代理人: | 刘书航;申屠伟进 |
地址: | 美国科*** | 国省代码: | 暂无信息 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 异常 检测 基于 控制 | ||
设备控制系统包括设备系统和控制所述设备系统的控制系统。接收设备控制系统的操作点的运行时条件。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以及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。计算状态差异、输出差异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、状态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中的两个之间的相应频谱相关性,确定可观察性异常指标、健康可观察性指标、跟踪性能异常指标、跟踪性能健康指标、可控性异常指标和可控性健康指标中的一个或多个。
优先权声明
本申请要求于2018年2月27日提交的美国专利申请第15/906,924号的优先权,特此将该美国专利申请的全部内容通过引用并入。
背景技术
典型地,控制器综合和分析工作是在对控制器进行编程之前提前完成的。要求典型地包括以下各项中一项或多项的规范:操作包络、操作条件、传感器不确定性、致动器不确定性、设备动态、稳定性和性能(跟踪)、稳定性和性能鲁棒性、计算负担(以拟合目标硬件)、冗余、指定故障的检测和避免。
典型地,在综合和分析之后,执行各种测试,诸如硬件在回路(HiL)、软件在回路(SiL)、模型在回路(MiL)、X在回路(XiL)(其中X是将在回路中测试的系统的任何部分的通用表示)测试,以验证控制器和被控制的装备正确地工作、继之以现场评估。一旦产品发布并操作,控制器的架构典型地就是固定的(或在预定的架构之间切换),这可能是不够的。
例如,由控制器控制的涡轮燃料阀可能在现场中表现出鲁棒性问题,从而引起涡轮停机,或者引起操作者将故障阀返回给制造商进行检查。制造商在受控条件下进行检查时,阀可能没有示出任何异常,并且通过生产线末端(EOL)合格测试,表面看起来返回的阀没有任何问题。该问题后来可能被发现是由摩擦引起的,在阀的设计期间,该摩擦的值远在正常的预期范围之外。初始控制算法可以假设特定的摩擦值在预期范围的中间。然而,当摩擦变得非常低或非常高时,控制器实际上倾向于激发机械共振模式,并实际上成为问题的一部分,而不是继续使阀稳定。这是当设备或装备物理特性显著偏离标准或假设范围时的控制器问题的示例。
鲁棒控制理论可以通过不假设标称设备来修正上述问题,使得不要求设备(或装备)在操作期间保持接近标称。为了修正上述问题,一种非常严格的算法被设计成尽可能对摩擦干扰不敏感。使用鲁棒控制方法的特定工业实现方式,允许摩擦范围是从零到阀的最大扭矩能力。
尽管鲁棒控制器很好,但如果阀(或其它装备)的基本机电物理特性由于例如未检测到的定位传感器失灵、未检测到的熔断电子组件或网络攻击而改变或看起来改变,则与所有其它控制器一样,鲁棒控制器可能混淆(例如,难以提供稳定性和控制)。存在一长列可能使控制器混淆的事件。混淆的控制器是不再作为稳定和跟踪解决方案的一部分的一个控制器。混淆的控制器也可能经常成为问题的一部分——即在控制动作实际上造成不稳定性的情况下。
混淆的控制器在运行时很难标识,直到存在主要的可见或明显的损坏。混淆的控制器典型地无法对其混淆进行自我检查。它们可以检测到的是I/O中的模式或代码段是否与已知的已标识模式或模型匹配或失配。然而,该经典故障检测方法不能防范未预料到或未检测到的失灵,包括由网络攻击引起的那些失灵。
发明内容
本公开描述了用于控制器的异常检测以及对系统(例如,网络物理系统)的基于异常的控制。
在一种实现方式中,例如,在第一实现方式中,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,执行一个或多个以下操作。
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