[发明专利]一种三容水箱控制系统的故障模式诊断方法及系统

权利要求书

1.一种三容水箱控制系统的故障模式诊断方法，其特征在于，所述诊断方法包括：

对三容水箱液位控制系统进行建模，建立对应的随机有限状态自动机；

三容水箱液位控制系统对应的随机有限状态自动机中，状态空间X＝{C0,C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8,C9,C10,C11,C12,C13}，事件集合为Σ＝{Increase,Decrease,PON,POFF,V0ON,V1ON,V2ON,V3ON,V4ON,V5ON,V6ON,V0OFF,V1OFF,V2OFF,V3OFF,V4OFF,V5OFF,V6OFF}，其中Increase和Decrease分别表示向储水池中注水和从储水池放水，PON表示打开增压泵，POFF表示关闭增压泵，V1ON,V2ON,V3ON,V4ON,V5ON,V6ON表示将对应的阀门打开，V0OFF,V1OFF,V2OFF,V3OFF,V4OFF,V5OFF,V6OFF表示将对应的阀门关闭；事件集合中，可观测事件集合Σ₀＝{Increase,Decrease,PON,POFF,V0ON,V1ON,V2ON,V3ON,V4ON,V5ON,V6ON}，不可观测事件集合Σ_u0＝{V0OFF,V1OFF,V2OFF,V3OFF,V4OFF,V5OFF,V6OFF}，将事件集合中的{POFF,Decrease}和{PON,V4OFF,V5OFF,V6OFF,V3OFF}定义为两个故障模式集合，即POFF,Decrease,PON,V4OFF,V5OFF,V6OFF,V3OFF都是正常状态，但是当{POFF,Decrease}或者{PON,V4OFF,V5OFF,V6OFF,V3OFF}同时发生时，系统进入故障模式状态；

根据所述有限状态自动机建立三容水箱的模式自动机；

将所述有限状态自动机和所述模式自动机同步，得到三容水箱的同步识别器；

所述将所述有限状态自动机和所述模式自动机同步具体采用以下公式：

其中，函数tran_sv(x，e)表示自动机的转换函数，x₁和x₁’是有限状态自动机中的状态，x_Ω1和x_Ω1'是模式自动机的状态，SP表示故障模式集合；

基于所述同步识别器构建三容水箱的随机模式诊断器；

基于所述随机模式诊断器判定三容水箱的故障模式集合的PA-可诊断性；

PA-可诊断性的定义为：

一个随机有限状态自动机G中，前缀闭包语言L关于映射Pj和一个转换概率集合是PA-可诊断的，当且仅当

且且

{Pr(t:D(st)＝0|t∈L/s∧|t|＝n)＜τ}

其中，可诊断性条件函数定义如下：

路径s是G中的路径，并且是一条故障路径(Ψ(L)表示故障路径的集合)，模式自动机的事件序列，t是一个任意足够长的s的后续路径，表示ω中所有的事件组成的集合，Pr(t)表示路径的概率，L是PA-可诊断的，当且仅当t的概率小于τ；

所述基于所述随机模式诊断器判定三容水箱的故障模式集合的PA-可诊断性具体包括：

判定每一个故障模式集合的PA-可诊断性；

基于所述故障模式集合的PA-可诊断性判定三容水箱的故障模式集合的PA-可诊断性；

所述判定每一个故障模式集合的PA-可诊断性具体包括：

判断随机模式诊断器中的逻辑状态中的组件的故障模式标签是否都包含SP；

若都包含SP则该逻辑状态是SP-确定的，否则该逻辑状态是SP-不确定的；

判断每个组件对应的概率是否为1；

若每个组件对应的概率为1，则该组件是永久的，否则该组件是短暂的；

定义一个随机有限状态自动机中存在一个循环，若循环中包含永久故障模式SP的组件所在的逻辑状态是模糊的，则该故障模式集合不是PA-可诊断的；

所述基于所述故障模式集合的PA-可诊断性判定三容水箱的故障模式集合的PA-可诊断性具体包括：

确定系统中的故障模式集合数量；

若系统中只存在一个故障模式集合时，系统的PA-可诊断性与所述故障模式集合的PA-可诊断性相同；

若系统中存在多个故障模式集合时，当且仅当该系统中所有的故障模式集合都是PA-可诊断时，则所述系统是PA-可诊断的。