[发明专利]一种聚酯纤维聚合过程的故障根因排序方法

权利要求书

1.一种聚酯纤维聚合过程的故障根因排序方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据聚酯纤维聚合过程的正常历史数据集，两两组合形成变量对，判断各变量对中两变量是否存在不变关系，组合所有变量间的不变关系构建变量不变网络；

变量不变网络的节点代表变量，边代表变量与变量之间的不变关系；当变量与变量之间存在不变关系时，两变量对应的节点之间有一条边；反之，则没有；

(2)针对变量不变网络中存在不变关系的各变量对分别建立预测模型；

(3)采集聚酯纤维聚合过程的新的数据，得到变量故障不变网络的集合G；

变量故障不变网络的集合G为t₁时刻至t_v时刻内各个时刻对应的变量故障不变网络的集合；

变量故障不变网络的集合G的表达形式如下：

式中：

u代表变量不变网络中边的编号，u＝1,2,…,U；

T代表时刻，T＝t₁,t₂,…,t_v；

代表变量不变网络中第u条边在时刻T的不变关系消失情况，取值为0表示不变关系未消失，取值为1表示不变关系消失；

(4)将变量不变网络扩展成变量对不变网络；

变量对不变网络的节点代表存在不变关系的变量对，边代表变量对与变量对之间的不变关系；当变量对与变量对之间存在不变关系时，两变量对对应的节点之间有一条边；反之，则没有；

(5)根据变量故障不变网络的集合G和变量对不变网络得到变量对故障不变网络P；

变量对故障不变网络P的表达形式如下：

其中，P_z'z表示变量对不变网络中第z个节点与第z'个节点之间的不变关系消失情况，不变关系消失使用1表示，未消失使用0表示，P₁₁、P₂₂、…、P_ZZ都等于1，当变量对不变网络中第z个节点与第z'个节点之间的传输熵大于设定的阈值时，则P_zz'＝P_z'z＝1，反之，则P_zz'＝P_z'z＝0；

(6)根据故障传播理论和不变关系消失重建对变量对不变网络中的节点是否是根因的可能性进行排序；

(6.1)设置目标函数，表达式如下：

式中：

c∈(0,1)是正则化参数；I_n是单位矩阵；是A的度矩阵；A_i,j表示变量对不变网络中第i个节点与第j个节点之间是否存在不变关系，A_i,j＝1表示存在，A_i,j＝0表示不存在；

e表示变量对不变网络中节点是故障根因的可能性，e＝[e₁,e₂,…,e_i,…,e_Z]，e_i表示变量对不变网络中第i个节点是故障根因的概率，e_i的取值范围为[0,1]，e_i＝1代表概率为100％，e_i＝0代表概率为0％；

表示对应元素逐个相乘；

Q是P的度矩阵；P是变量对故障不变网络；

λ是超参数，用于控制e中非零项的数量；

(6.2)按以下公式迭代更新e至达到设定迭代更新次数以优化目标函数：

式中：

都是元素运算符；

1_Z表示长度为Z且值均为1的一维向量；

(6.3)将最后一次更新得到的e中的各元素按大小进行排序，选择出最大的前kth个元素，统计前kth个元素对应的变量对不变网络中的节点中的各个变量出现的次数，按次数对各个变量进行排序，选择出现频率最高的前2个变量作为根本原因。