[发明专利]掘进机电机设备的预测性控制方法及装置

权利要求书

1.一种掘进机电机设备的预测性控制方法，其特征在于，包括：

获取掘进机电机设备的运行工况数据；

通过已完成模型训练的孤立森林故障诊断模型对所述运行工况数据进行故障诊断处理，得到故障诊断结果，所述孤立森林故障诊断模型为基于所述运行工况数据的变化比重确定切割点完成模型训练的；

若所述故障诊断结果对应为异常运行状态，则基于所述故障诊断结果调整所述掘进机电机设备的控制参数，反馈至掘进机中央控制子系统中，以使所述掘进机电机设备基于所述控制参数对所述掘进机电机设备进行控制，其中，所述掘进机中央控制子系统中预置有针对不同控制参数进行控制的控制函数；

所述基于所述故障诊断结果调整所述掘进机电机设备的控制参数，反馈至掘进机中央控制子系统中包括：

解析所述故障诊断结果中存在控制变量超调量超出预设控制阈值的调整目标；

响应于输出的所述调整目标以及所述控制变量超调量，接收基于所述调整目标、所述控制变量超调量更新的控制参数；

所述通过已完成模型训练的孤立森林故障诊断模型对所述运行工况数据进行故障诊断处理，得到故障诊断结果之后，所述方法还包括：

若所述故障诊断结果对应为正常运行状态，则通过完成模型训练的故障预测模型对所述运行工况数据进行故障预测处理，调取并输出与故障预测处理得到的故障预测结果匹配的控制策略，以确定是否基于所述控制策略对所述掘进机电机设备进行控制操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过完成模型训练的故障预测模型对所述运行工况数据进行故障预测处理，调取并输出与故障预测处理得到的故障预测结果匹配的控制策略包括：

解析故障预测处理得到的故障预测结果中的预测控制目标；

从控制策略库中查找与所述预测控制目标匹配的控制策略，所述控制策略为根据不同预测控制目标的控制特征以及匹配的控制函数生成；

输出所述控制策略，以指示选取所述控制策略中对所述预测控制目标进行控制参数的确定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过已完成模型训练的孤立森林故障诊断模型对所述运行工况数据进行故障诊断处理，得到故障诊断结果之前，所述方法还包括：

按照所述运行工况数据的工况分类个数选取训练样本个数；

根据所述运行工况数据在预设时间间隔内的数值变化区间计算所述运行工况数据的变化比重，按照所述变化比重在预设空间维度中的极值之间选取初始切割点，并结合训练样本训练孤立森林故障诊断模型；

在训练所述孤立森林故障诊断模型过程中，通过所述变化比重占与所述极值之间的相对大小关系对初始切割点进行递归更新，完成所述孤立森林故障诊断模型的模型训练。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述结合训练样本训练孤立森林故障诊断模型之前，所述方法还包括：

基于主成分分析算法对所述训练样本进行特征提取，并计算完成特征提取的所述训练样本的空间距离；

当所述空间距离小于预设距离阈值，则将完成特征提取的所述训练样本作为对所述孤立森林故障诊断模型进行模型训练的训练样本。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

按照预设时间间隔统计所述控制参数与所述控制策略的调整次数，并构建所述掘进机电机设备的虚拟物理模型，所述虚拟物理模型用于表征所述掘进机电机设备中各硬件模块之间的连接结构以及控制关系；

将所述调整次数结合所述运行工况数据标注于所述虚拟物理模型中，并输出完成标注的所述虚拟物理模型。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述获取掘进机电机设备的运行工况数据包括：

向掘进机数据采集子系统发送数据获取请求，以使所述数据采集子系统指示掘进机中央控制子系统通过CAN总线采集所述掘进机电机设备传输的运行参数；

响应于所述数据获取请求，接收所述数据采集子系统完成对所述运行参数进行数据转换处理后得到的运行工况数据，所述运行工况数据包括截割高速电机三相电流、截割低速电机三相电流、油泵电机三相电流、截割电机温度、电机绝缘电阻、电机振动频率、油温。