基于協(xié)整理論的復(fù)雜動(dòng)態(tài)工程系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法應(yīng)用研究.pdf

1、現(xiàn)代工程系統(tǒng)所表現(xiàn)出來(lái)的構(gòu)成復(fù)雜和大動(dòng)態(tài)范圍的特點(diǎn)使得變量信號(hào)的隨機(jī)過(guò)程不再符合平穩(wěn)性假設(shè)，而是非平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程，這給系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)任務(wù)帶來(lái)了新的困難。廣泛使用的基于信號(hào)分析的監(jiān)測(cè)方法由于分析對(duì)象往往是單個(gè)信號(hào)，因此不能夠?qū)ο到y(tǒng)整體狀態(tài)進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)，而基于模型的方法又存在著系統(tǒng)模型難以建立的困難。對(duì)此本課題創(chuàng)新地借鑒了計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域的協(xié)整理論，基于該理論的基本概念和方法對(duì)上述類型的工程系統(tǒng)開展了基于模型的狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法研究。
　　

2、計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)中的協(xié)整理論認(rèn)為，系統(tǒng)中的非平穩(wěn)變量之間可能存在著長(zhǎng)期的動(dòng)態(tài)均衡關(guān)系。即各個(gè)變量圍繞著一個(gè)共同的長(zhǎng)期趨勢(shì)隨機(jī)波動(dòng)，而與各自的非平穩(wěn)性質(zhì)無(wú)關(guān)。這個(gè)長(zhǎng)期均衡關(guān)系就是協(xié)整關(guān)系。協(xié)整關(guān)系是由變量所處系統(tǒng)所決定的，描述了變量之間內(nèi)在本質(zhì)的相互關(guān)系。根據(jù)這樣的理論觀點(diǎn)，如果能夠建立起工程系統(tǒng)變量之間的協(xié)整關(guān)系模型，那么當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障而造成變量之間關(guān)系被改變時(shí)，相應(yīng)的信息便會(huì)反映在模型殘差(新息變量)中。因此通過(guò)模型殘差分析，便可以得到故障

3、特征和系統(tǒng)狀態(tài)信息。
　　 就此，本課題研究中利用協(xié)整理論的基本概念和協(xié)整關(guān)系的檢驗(yàn)方法，并結(jié)合工程系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)任務(wù)的需要，對(duì)工程系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行了研究。在系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模型的構(gòu)建技術(shù)上，本課題采用了基于最大特征值所對(duì)應(yīng)的協(xié)整關(guān)系向量模型和基于最大熵準(zhǔn)則的多個(gè)協(xié)整關(guān)系向量線性組合模型兩種方法，并對(duì)其分別進(jìn)行了研究和對(duì)比。而對(duì)模型殘差的分析，研究中分別從時(shí)域統(tǒng)計(jì)分析角度和頻域特征分析的角度對(duì)多種系統(tǒng)狀態(tài)下的監(jiān)測(cè)模型殘差進(jìn)行了分析

4、討論。
　　 研究結(jié)果表明，根據(jù)協(xié)整理論建立的系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模型，其殘差在正常狀態(tài)下是圍繞零值附近波動(dòng)的平穩(wěn)序列。而當(dāng)故障發(fā)生時(shí)殘差序列的動(dòng)態(tài)特征會(huì)發(fā)生明顯改變。并且不同故障類型下的模型殘差在時(shí)域和頻域都有著不同的特征模式。從而證實(shí)了基于協(xié)整理論的狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法的有效性。
　　 在本課題的研究中，采用了液壓舵面伺服控制系統(tǒng)仿真模型作為符合復(fù)雜動(dòng)態(tài)工程系統(tǒng)特征的應(yīng)用對(duì)象。該仿真模型為狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法研究提供了必需的系統(tǒng)過(guò)程變量數(shù)據(jù)