[发明专利]一种基于改进局部均值分解的工业控制回路振荡检测方法

摘要

本发明公开了一种基于改进局部均值分解的工业控制回路振荡检测方法，包括如下步骤：在待检测的控制回路中，预先采集一组过程历史数据；利用相似波形匹配方法，对过程输出数据进行端点延拓；对端点延拓后过程输出数据进行改进的局部均值分解；计算各个分解子信号的自相关函数零交叉点规律性指标；判断各个规律性指标是否超过设定的阈值，根据所有判断结果得到检测结果。利用本发明方法，能够对工业控制回路的时变、多周期振荡行为进行定量检测，能对其中时变振荡、多重振荡、间歇振荡及非平稳信号等成分加以区分，同时获得各个振荡分量的规则程度和周期，为振荡行为的评价和故障源诊断提供了丰富的数据支持。

主权项

1.一种基于改进局部均值分解的工业控制回路振荡检测方法，其特征在于，包括：步骤1，采集一组待检测控制回路的过程输出信号；步骤2，利用相似波形匹配方法，对过程输出信号进行端点延拓；步骤2中，在过程输出信号的左端取一段波形，寻找过程输出信号中与该段波形匹配度最高的波形的左边波形，利用左边波形对过程输出信号的左端进行延拓；在过程输出信号的右端取一段波形，寻找过程输出信号中与该段波形匹配度最高的波形的右边波形，利用右边波形对过程输出信号的右端进行延拓；步骤3，对延拓后的过程输出信号进行改进的局部均值分解，得到分解子信号；步骤3中，进行改进的局部均值分解时，采用自适应的窗口尺寸选择策略进行滑动窗口平均，采用二范数的判定形式作为纯频率调制信号的判定标准；自适应的窗口尺寸计算公式如下：其中，W表示滑动平均的窗口尺寸，Ti表示过程输出信号中所有连续极值点的时间间隔，Tmax＝max{Ti}，表示Ti的均值，表示Ti的标准差，Sω为当前过程输出信号的数据长度，n为Sω的数量级，C为一个常数；纯频率调制信号的判定标准为skn(t)的局部包络函数满足以下不等式：其中，skn(t)为迭代n次后的调制信号；ak(n+1)为skn(t)的局部包络函数，norm{·}表示取二范数，length{x(t)}为当前过程输出信号x(t)的数据长度，δ为常数，取值范围是δ＝0.001 ～ 0.01 ；步骤4，计算各分解子信号的自相关函数零交叉点规律性指标；具体步骤如下：步骤4-1，计算各分解子信号xk的自相关函数，k为分解子信号的编号；步骤4-2，统计自相关函数内所有连续零交叉点之间的间隔分别计算间隔的均值和标准差步骤4-3，利用下式计算自相关函数零交叉点规律性指标ηk：步骤5，判断各自相关函数零交叉点规律性指标是否超过阈值，若超过阈值，则控制回路对应的分解子信号中存在振荡。