[发明专利]一种3D威亚系统编码器可重构性量化评价方法

摘要

本发明公开了一种3D威亚系统编码器可重构性量化评价方法，包括采集威亚控制系统编码器的运行数据，运用KPLS方法进行编码器数据的解析冗余分析，计算编码器实际输出和由KPLS模型计算值形成的残差，本发明可以在编码器发生故障时，迅速利用其冗余关系替换原有的传感器数据，避免了停机更换，可以平稳运行至演出结束。

主权项

1.一种3D威亚系统编码器可重构性量化评价方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1、采集威亚控制系统编码器的运行数据θi，i＝1，2，…，6，运用KPLS(Kernel Partial Least Square)方法进行编码器数据的解析冗余分析，具体如下：设系统中有n个传感器s1，s2，…，sn，其测量信息为x1，x2，…，xn，若系统内传感器si存在冗余配置，即传感器si的测量数据可由系统中配置的其它传感器的测量数据数学表达，则应存在关系式其中：x₁，x₂，…，x_i‑1，x_i+1，…，x_m，m≤n为传感器的测量数据向量，为通过其它传感器测量数据拟合的第i个传感器数据x_i，g为解析冗余关系的描述函数；设KPLS分析时过程输入数据矩阵为m个传感器组成的数据采集矩阵X＝[x₁，x₂，…，x_m]，过程输出变量为需要对其进行冗余分析的传感器s_i的采集数据；鉴于KPLS算法是在映射数据均值为零的基础上得到的，所以需要对核矩阵K进行中心化处理，对于N×N维的核矩阵K，中心化过程如下式所示其中：当选取核函数后，可通过以下步骤完成KPLS算法1)令j＝1，Kj＝K，Yj＝Y；2)随机初始化uj，设uj等于Yj的任意一列；3)计算输出空间变量的得分向量tj＝Kjuj，tj←tj/||tj||；4)计算输出空间变量的得分向量权值5)循环计算输入空间变量的得分向量uj＝Yjqj，uj←uj/||uj||；6)重复第2)～5)步，直到收敛。收敛的条件是tj与tj‑1在允许的误差范围内相等；7)依据下列公式更新矩阵K和Y8)令j＝j+1，如果j＞jmax，则终止循环，反则返回至第2)步；在运用KPLS方法得到传感器之间的关系式后，就达到了利用传感器之间的解析冗余实现对某一传感器数据数学表达的目的。以编码器1数据θ₁为例，计算编码器1实际输出和由KPLS模型计算值形成的残差残差信号，并运用稀疏内核密度估计方法对残差的概率密度函数进行估计；S2、通过对残差r1和不确定性w运用K‑L散度方法进行差异性分析，进而可得编码器可重构性的量化评价结果，利用K‑L散度的差异度分析可通过下式得到其中：残差p_w和分别为不确定性w和残差r₁的概率密度函数。运用K‑L散度获取的p_w和之间的差异度指标；因此，便可利用最小K‑L散度来量化评价动态系统可重构性REG(w，r)，具体通过公式(4)和(5)可得到定量评价值；REG(w，r)＝min[K(pw||pr)]           (4)由于K(pw||pr)≥0，可知d∈(0，∞)；d为传感器可重构性的量化评价指标，d越大，所对应的传感器可重构性越强；当d→0时，所对应的传感器不能够利用其余传感器进行解析表达，即不具备可重构性。