[发明专利]一种基于SVM的气动控制阀气密性故障诊断方法

摘要

本发明涉及了一种基于SVM的气动控制阀气密性故障诊断方法，尤其涉及一种多参数采集方式，并利用正常工况与异常工况下的控制系统动态性能指标的残差作为特征向量以及利用SVM支持向量机进行模式识别的故障诊断方法，其特征在于，根据气动控制阀斜坡响应的特点，同步采集阀位，流量，气源气压，气室压力四种信号，与无故障时的控制阀控制系统动态性能指标的残差作为特征向量，然后利用支持向量机对多种故障强度下的气源气压不足以及气室漏气两种故障进行分类，准确的判断气动控制阀的相应状态，包括设置气源压力不足以及气室漏气故障。本发明的诊断结果可为过程控制工业的仪表人员提供决策支撑，有效保证控制阀维修效率。

主权项

一种基于SVM的气动控制阀气密性故障诊断方法，并利用正常工况与异常工况下的控制系统动态性能指标的残差的编码作为特征向量以及利用SVM支持向量机进行模式识别的故障诊断方法，根据气动控制阀斜坡响应的特点，同步采集阀位，流量，气源气压，气室压力四种信号，与无故障时的控制阀控制系统动态性能指标的残差作为特征向量，然后利用支持向量机对多种故障强度下的气源气压不足以及气室漏气两种故障进行分类，准确的判断气动控制阀的相应状态，具体步骤如下：步骤1：设置弱到强八种故障强度下的气源压力不足以及气室漏气故障；步骤2：搭建实验回路，在气源以及薄膜气室处接入压力传感器，在阀杆处接入位移传感器，以及与控制阀相连的管道后接入流量计；步骤3：通过信号发出装置发出斜坡激励信号，通过信号采集装置同步采集四路信号；步骤4：根据控制阀无故障下的控制系统动态性能指标，与采集的故障信号做残差，处理编码后作为特征向量；具体包括：步骤4.1检测正常气动调节阀阀位信号，通过采集阀位信号的拐点确定控制阀的控制系统动态性能指标；步骤4.2对阀位信号的编码采用两个码字；第一个码字，当若故障时阀位响应时间大于正常时，码字为‑1；小于时码字为1；等于时码字为0；第二个码字，阀位进入稳态后，与正常情况下的阀位相比，大于时码字为1；小于码字为‑1；等于时码字为0；步骤4.3对流量信号进行编码采用两个码字；第一个码字，将阀位未动作之前的流量值与正常情况下的流量值比较，大于时码字为1；小于时码字为‑1；等于时码字为0；第二个码字，将阀位稳定后的流量值与正常情况下的流量值比较，大于时码字为1；小于时码字为‑1；等于时码字为0；步骤4.4对气室气压进行编码采用两个码字；第一个码字，若故障时气室气压响应时间大于正常时，码字为‑1；小于时码字为1；等于时码字为0；第二个码字，气室气压进入稳态后，与正常情况下的气室气压相比，大于时码字为1；小于码字为‑1；等于时码字为0；步骤4.5对气源压力的编码采用两个码字；码子：当故障气源气压小于正常气源气压时码子为‑1；等于时码子为0；步骤4.6对气源气压与气室气压的差值进行编码；进入稳态后，气源气压大于气室气压时码字为0，小于时为‑1；步骤4.7将对阀位，流量，气室气压，气源压力的编码作为特征向量；步骤5：利用SVM支持向量机对弱到强八种故障强度下的气源压力不足以及气室漏气两种故障以及正常工况下的特征向量进行模式识别；具体包括：步骤5.1：SVM支持向量机训练；步骤5.2：SVM支持向量机测试；步骤6：确定气动控制阀的故障类型以及故障。