[发明专利]一种基于残差网络的控制回路阀门粘滞检测方法

说明书

本发明提供了一种基于残差网络的控制回路阀门粘滞检测方法，包括以下步骤：S1.通过数据集构建和模型训练得到用于阀门粘滞检测的网络模型；S2.将一段时间内待测回路的控制器输出和被控变量输入所述网络模型中并得到网络输出结果；S3.根据所述网络输出结果判断相应时间段内阀门是否存在粘滞问题。本发明通过使用控制回路中的控制器输出以及被控变量数据能够准确地进行阀门粘滞自动检测工作，无需人工实地进行阀门粘滞检测，有利于现场工程师进行阀门的维护工作，提高工厂中回路的控制性能。

技术领域

本发明属于控制回路性能监控系统的技术领域，尤其是涉及一种基于残差网络的控制回路阀门粘滞检测方法。

背景技术

现代工厂生产规模极为庞大，每个工厂通常由成百上千条控制回路组成。控制回路在刚投入使用初期时往往控制性能良好，但随着运行时间的增长，由于设备磨损、维护不及时等原因，经常会导致控制回路的性能下降，影响到整个工厂的生产质量及经济效益。阀门是控制回路中的常见执行元件，也是直接会影响控制回路性能的元件。阀门在运行时可能会出现死区、粘滞等问题，而在这些问题中，粘滞是阀门最常出现的问题，并且也是对于控制回路性能影响最恶劣的问题。

阀门在正常运行时，阀门的控制信号和实际位置应该是一种线性关系，阀门粘滞指的是阀杆受到的静摩擦力增加，导致阀杆在运动时会暂时卡住，而随着控制信号变化幅度的增大，推动阀杆的作用力会持续变大，当作用力大于静摩擦力时，阀杆会突然跳跃。阀门粘滞往往会导致回路出现振荡，降低回路的控制性能。依靠工程师人工地对工厂中的每个阀门进行粘滞检测是一件效率低下的工作，会浪费大量的人力物力。因此，如何利用控制回路中的可用数据进行自动化的阀门粘滞检测成为控制回路性能监控系统领域的一个重要问题。

目前，常用的阀门粘滞检测方法包括：基于回路原始数据与替代数据的检验统计量的方法，基于模式搜索的方法，基于控制回路的OP-PV图椭圆拟合的方法等。上述方法都容易受到回路中噪声等复杂因素的影响，存在检测效果不理想的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种基于残差网络的控制回路阀门粘滞检测方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种基于残差网络的控制回路阀门粘滞检测方法，包括以下步骤：

S1.通过数据集构建和模型训练得到用于阀门粘滞检测的网络模型；

S2.将一段时间内待测回路的控制器输出和被控变量输入所述网络模型中并得到网络输出结果；

S3.根据所述网络输出结果判断相应时间段内阀门是否存在粘滞问题。

在上述的基于残差网络的控制回路阀门粘滞检测方法中，步骤S2具体包括：

S21.获取一段时间内待测回路的控制器输出和被控变量数据；

S22.将步骤S21中得到的数据按照每个样本包含n个时间点的数据进行分段；

S23.将分段数据进行向量归一化及合并处理以得到多个二维矩阵；

S24.将得到的二维矩阵输入到网络模型中以得到网络输出结果。

在上述的基于残差网络的控制回路阀门粘滞检测方法中，在步骤S1中，数据集构建步骤包括：

S11.构建用于生成仿真数据的单输入单输出控制回路仿真模型；

S12.建立阀门粘滞模型，且所述阀门粘滞模型包含有能够改变仿真的阀门粘滞严重程度的粘滞参数；

S13.将步骤S12中建立的阀门粘滞模型加入到步骤S11中的仿真模型中以构建阀门粘滞回路仿真模型；