基于DSP的多参数自确认传感器故障诊断算法研究

基于DSP的多参数自确认传感器故障诊断算法研究

论文摘要

传感器作为信息获取的源头,在自动化测试及控制系统中发挥着重大的作用。在很多应用场合,传统传感器由于测量参数的单一性已经不能满足实际需要。人们希望一个传感器能完成传统多个传感器的测量任务,尤其是在一些较危险的坏境下,在这样的需求下,多参数传感器应运而生。但是随着传感器测量的物理量个数增加,传感器结构越复杂,发生故障的概率也越大,因此更需要对传感器的输出值进行自确认。也就是要求传感器不仅能输出测量值,同时能够对自身的工作性能、状态进行在线评估,能够实现故障的自诊断和自恢复。本文研究的多参数自确认传感器就是在这两个概念的基础上提出的,所谓的多参数并不等于多个参数的简单组合,而是要求参数之间存在着某种关系,并根据此关系来实现传感器的故障诊断和数据重构。本论文主要做了三方面的工作,多参数自确认传感器的故障诊断,故障传感器数据重构,实验及算法的DSP实现。本项研究是在气体识别实验系统上进行的,实验系统由温湿度传感器和甲烷传感器、DSP评估板、PC机组成。以甲烷传感器发生开路和短路故障为例,首先利用偏最小二乘(PLS)提取故障特征,然后用支持向量机(SVM)对故障分类,给出甲烷传感器的故障类型。甲烷传感器发生故障后,输出值严重偏离实际值,需要对其输出数据重构,给出实际值的估计。这部分选用了偏最小二乘和支持向量机两种方法对其重构,通过比较,最终选用支持向量机对故障传感器数据重构。最后一部分介绍了数据采集系统、算法的DSP实现以及上位机通信协议。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景及研究意义
  • 1.2 多参数自确认传感器研究现状
  • 1.2.1 多参数自确认传感器的概念
  • 1.2.2 传感器的故障诊断方法
  • 1.2.3 自确认传感器研究现状
  • 1.2.4 多参数传感器研究现状
  • 1.2.5 多参数自确认传感器目前存在的问题
  • 1.3 论文主要内容
  • 第2章 偏最小二乘故障特征提取和分类
  • 2.1 特征提取
  • 2.2 偏最小二乘的理论与方法
  • 2.2.1 偏最小二乘的基本思想
  • 2.2.2 单因变量PLS算法推导
  • 2.3 多参数自确认传感器故障诊断
  • 2.3.1 偏最小二乘故障特征提取
  • 2.3.2 支持向量机故障分类
  • 2.4 本章小结
  • 第3章 基于支持向量机传感器故障数据重构
  • 3.1 多参数自确认传感器故障数据重构
  • 3.2 支持向量机理论
  • 3.2.1 支持向量分类机
  • 3.2.2 核函数
  • 3.2.3 支持向量回归机
  • 3.3 支持向量机故障传感器数据重构
  • 3.3.1 偏最小二乘与支持向量机回归比较
  • 3.3.2 支持向量回归机参数选择
  • 3.3.3 故障传感器数据重构
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 试验与算法的DSP实现
  • 4.1 试验数据采集
  • 4.2 故障数据仿真
  • 4.3 TMS320F28335 数字信号处理器简介
  • 4.4 算法的C语言实现
  • 4.5 上位机及其与下位机通信协议
  • 4.6 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

    • [1].多功能自确认传感器[J]. 传感技术学报 2011(04)
    • [2].一种多参数自确认传感器故障诊断方法[J]. 仪表技术与传感器 2009(S1)
    • [3].自确认ATE构架及其关键技术[J]. 电子测量技术 2016(12)
    • [4].自确认测速度仪的设计[J]. 微计算机信息 2009(10)
    • [5].基于单传感器的数据确认和故障诊断方法概述及展望[J]. 通信电源技术 2019(08)
    • [6].基于自确认传感器理论的无线锅炉烟气成分测量系统设计[J]. 电站系统工程 2012(04)

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