[发明专利]一种复杂化工过程中振荡信号的快速定位方法

摘要

本发明公开了一种复杂化工过程中振荡信号的快速定位方法。针对当前复杂化工过程的大规模，强非线性，强耦合等特点，搜索振荡信号传播路径，精确定位故障源。本发明包括将原始信号符号化，获取信号的符号化动态信息，计算各路信号的有向符号化互信息并得到信号传递方向与耦合强度，最后从因果矩阵定位故障源所在的变量。本发明直接采用化工过程可测变量，对工况无附加扰动；精确定位大规模化工过程的故障发生位置；易于计算，便于实施。本发明易于在当前广泛使用的DCS或工业控制系统上位机上实现，降低大规模复杂过程的维护成本，减少控制性能改进与提升的风险，提高效益。

主权项

1.一种复杂化工过程中振荡信号的快速定位方法，其特征在于它的步骤如下：1)记所要分析的变量数据用矩阵方式表示为X＝[x₁ x₂…x_K]，其中x_i为由变量测量数值构成的行向量，选取阶次n，3≤n≤7，则n个不同数值按大小有n！个不同排列，记为s_k，k＝1，2，...，n！，将变量x_i相邻n个数值作为一组，并根据他们的排列变换为符号序列，得到符号化后的矩阵，记为∏＝[π₁ π₂…π_K]；2)对于任意两个符号变量π_i、π_j，将π_j前移d个采样单位，移动后的符号变量记为π_j(d)，其中d从1逐渐递增，计算π_i到π_j的有向符号互信息，记为I_i→j(d)，计算方法如下：Ii→j(d)=Σp(πi,πj(d))logp(πi,πj(d))p(πi)p(πj(d))]]>其中p(·)代表符号出现的概率和联合概率，求和符号对所有可能出现的符号概率求和；3)依次增大d，获取I_i→j(d)的局部最大值，记为I_i→j(d_ij)；4)调换变量顺序，重复步骤2)、步骤3)，获得I_j→i(d)的局部最大值，记为I_j→i(d_ji)；5)将任意不同变量按步骤2)，步骤3)，步骤4)操作，构造K×K维因果矩阵M，将I_i→j(d_ij)-I_j→i(d_ji)的值赋给矩阵M的第i行，第j列；6)将数据矩阵X中各个变量的测量值重新随机排列，得到数据矩阵按步骤1)符号化后得到矩阵重复步骤2)至步骤5)，得到因果矩阵7)重复步骤6)N次，N＞50，每次得到的因果矩阵记为计算所有相同位置的数值的均值和均方根分别记为μ_ij，σ_ij；8)构造K×K维关系矩阵R，M矩阵的第i行，第j列记为m_ij，若m_ij-μ_ij≥3σ_ij，则矩阵R的第i行，第j列为1，否则为0，则元素全为0的行所对应变量为故障源怀疑变量。