基于數(shù)據(jù)的風(fēng)車故障診斷與容錯控制.pdf

1、隨著21世紀(jì)經(jīng)濟全球化的深入發(fā)展和市場競爭壓力的日趨加劇，人類對能源的需求不斷增加，能源危機顯得愈發(fā)明顯。風(fēng)能作為清潔、環(huán)保、可再生的能源受到了世界各國的關(guān)注，風(fēng)力發(fā)電機作為有效利用風(fēng)能的手段也得到了長足的發(fā)展，風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率提高，風(fēng)車單機容量逐漸變大，風(fēng)車的自動化程度明顯提高，系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備與工況也變得愈加復(fù)雜。伴隨而來的不確定性以及系統(tǒng)中可能存在的各種擾動，均會導(dǎo)致故障或非正常工況的出現(xiàn)。就風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)而言，風(fēng)車的非正常工況預(yù)報與診斷、

2、容錯方法及關(guān)鍵設(shè)備維護對這個系統(tǒng)的安全、可靠和經(jīng)濟運行有至關(guān)重要的作用。基于機理模型的實時性能監(jiān)測和故障診斷方法在過去的二十年中，已經(jīng)得到了飛速發(fā)展并形成了一套較為成熟的理論體系。然而，風(fēng)車日益增加的復(fù)雜程度逐漸使得系統(tǒng)的機理模型信息變得難以獲取。故而，從系統(tǒng)在實時運行中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)入手，將解決實時性能監(jiān)測問題的方式轉(zhuǎn)向了另一條途徑，因此利用測量得到的數(shù)據(jù)實現(xiàn)故障診斷及容錯控制具有重要的理論及實際意義。
　　本文在現(xiàn)有的故障診斷

3、與容錯控制方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一整套基于數(shù)據(jù)的風(fēng)車故障診斷與容錯控制方案。在簡要研究風(fēng)車模型的基礎(chǔ)上，利用基于偏最小二乘的優(yōu)選變量方法從風(fēng)車模型的眾多傳感器變量中篩選出對本課題故障診斷最有用的若干變量。結(jié)合DO觀測器、等價向量和子空間辨識理論，設(shè)計直接從輸入輸出數(shù)據(jù)辨識得到殘差產(chǎn)生器重要參數(shù)的方案，進一步選擇廣義似然比處理殘差，實現(xiàn)實時檢測風(fēng)車故障。在檢測出故障后，選用可能性C均值聚類算法實現(xiàn)故障分類，克服了大多數(shù)基于數(shù)據(jù)的分類方法將未

4、知故障錯誤分類的問題。成功實現(xiàn)故障分類后，針對不同類型的可容錯故障設(shè)計不同的容錯控制方案。在軟測量理論的基礎(chǔ)上，設(shè)計基于數(shù)據(jù)的軟測量方法，在傳感器發(fā)生故障后，引入軟傳感器測量值保障風(fēng)車的穩(wěn)定運行；在Youla參數(shù)化、互質(zhì)分解理論的基礎(chǔ)上，選用擴展內(nèi)?？刂破?，利用輸入輸出數(shù)據(jù)設(shè)計針對驅(qū)動器故障的容錯控制器。最后，在Simulink環(huán)境下，設(shè)計典型風(fēng)車故障，對本文設(shè)計的故障診斷與容錯控制方案進行驗證，結(jié)果顯示，本方案能夠較為準(zhǔn)確的實現(xiàn)風(fēng)車的