[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

说明书

本公开提供了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，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；本公开根据输出信号与控制信号之间的同增同减相互关系进行报警设计，在监测异常状况的同时，减少了干扰报警的次数。

技术领域

本公开涉及流程工业生产过程的异常工况监控技术领域，特别涉及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。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

单反馈控制回路在现代流程工业系统中占有较大的比重，其异常运行将严重影响工业生产的高效运行，甚至引发重大的生产事故。工业报警系统对单反馈控制回路的安全运行发挥着至关重要的作用，该系统通过对单反馈控制回路的自动监控，有效识别出生产过程中的异常状况，进而采取针对性调整措施，使得生产过程恢复稳定运行状态，最终可以减少生产事故的发生。目前，在工业报警系统中，传统单反馈控制回路的异常检测方法是通过对比输出信号与报警阈值的大小，进而监测单反馈控制回路的运行状况，但是此类异常监测方法往往伴随着大量的干扰报警，大幅度降低了报警系统的可信度。

传统的异常检测方法主要有三种：第一种方法是设置报警延时法，当监控变量超过报警阈值的时间超过所设置的延迟时间后，才会发出报警信号；第二种方法是设置报警死区法，当监控变量超过报警阈值的幅值大于某个死区宽度后，才会发出报警信号；第三种方法是报警数据滤波法，当滤波后的监控变量超过报警阈值时，才会发出报警信号。

本公开发明人发现，上述的三种传统检测方法只是针对一般性的生产运行状况进行异常检测，对于单反馈控制回路而言，控制信号与输出信号之间存在同增同减的相互关系，而传统的异常检测方法单纯地考虑输出信号是否超出报警阈值，忽视了两个信号之间存在的这种关系，从而增加了误报警的数量，在一定程度上降低了报警系统的性能。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了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，根据输出信号与控制信号之间的同增同减相互关系进行报警设计，在监测异常状况的同时，减少了干扰报警的次数。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开第一方面提供了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。

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，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。

本公开第二方面提供了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。

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，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；