[发明专利]一种基于多重T方控制图的高速列车间歇故障检测方法

权利要求书

1.一种基于多重T方控制图的高速列车间歇故障检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：离线训练；具体包括如下步骤：

步骤1.1：构造正常工况测量矩阵：

[X₁,X₂,…,X_k,…,X_N]∈R^m×N；

其中，X_k∈R^m×1为列向量；m为所检测的系统包含的传感器个数；N为每个传感器包括的独立采样个数；

步骤1.2：计算训练数据的样本均值和协方差矩阵S，即

步骤1.3：根据经验或通过分析历史故障数据，给出高速列车关键系统间歇故障的方向ξ_q、故障幅值下界故障持续时间下界和故障消失时间下界并计算下式：

其中，W^*和W^#为两个时间窗口；W＝1,2,…,W^#；为理论上对故障发生检测延迟的上界；为理论上对故障消失检测延迟的上界；

步骤1.4：根据给定的置信水平α，对时间窗口W＝1,2,…,W^#，分别计算即

其中，F_a(p,N-p)为自由度为p,N-p的F分布置信水平为α时的上分位数，记δ²＝δ₁²；

步骤2：在线故障检测；具体包括如下步骤：

步骤2.1：在线采集新测量样本并对时间窗口W＝1,2,…,W^#，实时计算每个T方控制图的统计量即

步骤2.2：对时间窗口W＝1,2,…,W^#，实时更新每个T方控制图的报警时刻：故障发生报警和故障消失报警即

步骤2.3：在线排除误报，具体包括如下步骤：

步骤2.3.1：若对W＝W^#，下式不成立

则重新开始步骤2；否则执行步骤2.4；

步骤2.3.2：若存在W∈[W^*,W^#]使得(1)式不成立，则重新开始步骤2；否则执行步骤2.4；步骤2.3.3：若存在W,W′∈[W^*,W^#]使得下式成立

其中为空集，则重新开始步骤2，否则执行步骤2.4；

步骤2.4：选择时间窗口，具体包括如下步骤：

步骤2.4.1：依次检验W＝{W^*,…,1}，若(1)式不成立，则置W^o＝W+1；否则W^o＝1；

步骤2.4.2：依次检验W＝{W^*,…,W^o}，若存在W′∈(W,W^#]，使得(2)式成立，则重置W^o＝W+1；步骤2.4.3：对W＝{W^*,…,W^o}，计算

步骤2.4.4：依次检验W＝{W^*,…,W^o}，若存在W′∈(W,W^#]使得下式成立，则重置W^o＝W+1；

步骤2.5：间歇故障发生及消失时间推断，具体包括如下步骤：

步骤2.5.1：计算间歇故障发生及消失时间的最终推断μ_q,和ν_q,即

步骤2.5.2：推断此次间歇故障在时刻内发生，在时刻内消失。