[发明专利]基于输入输出变化一致性的单反馈控制回路异常监测方法

权利要求书

1.一种基于输入输出变化一致性的单反馈控制回路异常监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取单反馈控制回路正常运行情况下的数据，以控制信号滞后于输出信号的延迟时间作为报警持续时间的阈值；

获取单反馈控制回路的输出信号和控制信号的预设时间段的数据，采用固定长度的滑动窗口进行子时间序列的提取；

将滑动窗口提取的输出信号和控制信号的子时间序列分别进行最优二阶多项式拟合，并对拟合结果进行变化方向分析，用特征字符表示输入输出方向变化的特征；

对比两个信号的特征字符，当特征字符不一致的持续时间超过报警持续时间的阈值时触发报警。

2.如权利要求1所述的基于输入输出变化一致性的单反馈控制回路异常监测方法，其特征在于，采用皮尔逊相关系数计算控制信号与输出信号的相关性，将使得相关系数取最大值时的延迟时间作为报警持续时间的阈值。

3.如权利要求1所述的基于输入输出变化一致性的单反馈控制回路异常监测方法，其特征在于，滑动窗口的长度采用固定值，且对输出信号和控制信号采用等长度的滑动窗口进行子时间序列提取。

4.如权利要求1所述的基于输入输出变化一致性的单反馈控制回路异常监测方法，其特征在于，进行最优二阶多项式拟合，并对拟合结果进行变化方向分析，用特征字符表示输入输出方向变化的特征，具体为：

对滑动窗口提取的子时间序列采用自底向上趋势提取算法对子时间序列进行分段，并确定最优分段数；

基于分别得到的输出信号和控制信号子时间序列的分段结果，根据拟合误差的损失函数取值最小的原则，对每个子段进行二阶多项式的最优拟合；

基于最优拟合结果，根据基元趋势段始末端点一阶导数值同号的原则，将输出信号和控制信号每个子段分别进一步划分为基元趋势段的组合；

对每个基元趋势段变化方向分析，用特征字符表示每段的变化趋势。

5.如权利要求4所述的基于输入输出变化一致性的单反馈控制回路异常监测方法，其特征在于，根据L型曲线确定拐点的方法确定最优分段数，具体为：计算所有数据段的数据拟合误差的平方和函数，以平方和函数构建最优分段数的决定函数，最优分段数在决定函数的拐点处获得，所述拐点与相邻前后两点所连直线的夹角最小。

6.如权利要求1所述的基于输入输出变化一致性的单反馈控制回路异常监测方法，其特征在于，输出信号和控制信号的特征字符表示结果不一致的持续时间未超过报警持续时间的阈值或字符表示结果完全一致，不产生报警信号。

7.如权利要求1所述的基于输入输出变化一致性的单反馈控制回路异常监测方法，其特征在于，对后续滑动窗口提取的输出信号和控制信号的子时间序列，只对后续滑动窗口提取子时间序列的阈值加一后的时间长度的输出信号与控制信号字符表示结果进行报警检测。

8.一种基于输入输出变化一致性的单反馈控制回路异常监测系统，其特征在于，包括：

阈值确定模块，被配置为：获取单反馈控制回路正常运行情况下的数据，以控制信号滞后于输出信号的延迟时间作为报警持续时间的阈值；

子时间序列提取模块，被配置为：获取单反馈控制回路的输出信号和控制信号的预设时间段的数据，采用固定长度的滑动窗口进行子时间序列的提取；

输入输出变化方向分析模块，被配置为：将滑动窗口提取的输出信号和控制信号的子时间序列分别进行最优二阶多项式拟合，并对拟合结果进行变化方向分析，用特征字符表示输入输出变化方向变化的特征；

报警触发判断模块，被配置为：对比两个信号的特征字符，当特征字符不一致的持续时间超过报警持续时间的阈值时触发报警。

9.一种介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的基于输入输出变化一致性的单反馈控制回路异常监测方法中的步骤。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7任一项所述的基于输入输出变化一致性的单反馈控制回路异常监测方法中的步骤。