论文题目: 基于粗糙集的故障诊断和容错控制理论和方法研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 安全技术及工程
作者: 高赟
导师: 侯媛彬
关键词: 粗糙集理论,系统建模,故障诊断,智能控制器,容错控制
文献来源: 西安科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 故障在实际的工业生产系统中往往是不可避免的,为了保证在发生小故障后维持系统的控制性能基本不变,研究控制系统的故障诊断和容错控制的理论和方法是十分必要的。粗糙集理论是一种新的软计算数学工具,利用它可以从数据中获取有用的知识。本文主要研究利用粗糙集理论建立系统的粗糙集模型,然后用所建的模型进行系统的故障诊断;另外,利用粗糙集理论从人的控制行为数据集中提取人控制行为的规则集,由此可以设计出系统在正常和故障两种状态下的仿人粗糙集智能控制器;正常运行时,系统由正常控制器控制,一旦检测出系统发生故障,容错控制系统会自动切换控制器到故障状态下的控制器,从而实现了系统的容错控制。本文提出了基于粗糙集理论的系统建模方法和仿人粗糙集智能控制器的设计方法。这两种方法的关键是如何从系统的输入输出和人控制行为的数据样本中提取相应的决策表(规则集)。具体方法为:建立原始的决策信息表;离散化决策信息表;根据各条件属性相对于决策属性集的重要性度量对条件属性集进行约简得到原始的决策表;从原始的决策表提取原始的决策规则集得到决策表;连续量决策表的完备化和规则检验等。在对离散化方法的研究中,针对贪心算法存在的缺陷提出了一种贪心算法的完善方法,从而使该算法更有实用价值;针对原始决策信息表属性值的变化必然引起离散化结果的变化,提出了两个定理并进行了证明,定理说明由一次样本所得到的离散化结果不能作为实际系统变量的离散化结果。并且提出了连续量决策表的完备性定义和完备性度量系数,完备化的必要性和空间描述方法;同时提出了线性分段插补的决策表完备化方法。最后分别以单容、双容和三容水箱所组成的非线性系统为例,实现了基于粗糙集理论的系统建模、故障诊断、控制器设计和容错控制,并获得了满意的效果。实验结果表明提出的基于粗糙集的故障诊断与容错控制的理论与方法是有效的。
论文目录:
第1章 绪论
1．1 控制系统故障诊断的概念、方法与现状
1．1．1 故障诊断的概念
1．1．2 故障诊断的方法与现状
1．2 控制系统容错控制的概念、方法与现状
1．2．1 容错控制的概念
1．2．2 容错控制的方法与现状
1．3 粗糙集理论在控制方面的应用现状
1．3．1 粗糙集理论的产生、发展与优点
1．3．2 粗糙集理论在控制方面的应用现状
1．4 本论文的内容
第2章 粗糙集理论基础
2．1 RST知识的概念和表示方法
2．1．1 RST知识的概念
2．1．2 RST知识的表示方法
2．2 决策信息表
2．3 粗糙集的基本概念
2．4 粗糙集关系
2．4．1 粗糙集成员关系
2．4．2 粗糙集合关系
2．5 粗糙集的粗糙度与分类质量
第3章 基于RST的知识获取方法研究
3．1 知识获取的步骤和表示方法
3．1．1 知识获取的步骤
3．1．2 产生式知识表示与推理
3．2 决策规则
3．3 知识约简
3．3．1 一般知识约简
3．3．2 相对知识约简
3．4 知识的依赖性
3．5 属性的重要性
3．6 决策规则的产生与确定性度量
3．7 决策表的不确定性度量
3．8 不完备信息表与补齐
3．8．1 Mean Completer算法
3．8．2 Combinatorial Completer算法
3．8．3 基于RST的不完备数据分析方法(ROUSTIDA算法)
第4章 连续量决策表的相关问题研究
4．1 决策表连续量属性值的离散化
4．1．1 离散化问题的描述
4．1．2 离散化算法介绍
4．2 改进贪心算法的缺陷及完善算法研究
4．3 连续量决策信息表离散化存在的问题
4．4 连续量决策表的完备化分析
4．4．1 连续量决策表的完备性分析
4．4．2 连续量决策表的空间描述
第5章 基于RST的系统建模方法研究
5．1 系统建模的基本思想和过程
5．2 基于RST的系统建模的可行性、模型结构和方法研究
5．2．1 基于RST的系统建模的可行性分析
5．2．2 粗糙集模型的结构
5．2．3 基于RST的系统建模方法
5．3 一阶线性系统建模与校验
5．3．1 一阶线性系统不完备模型的建立
5．3．2 原始决策信息表决策属性值域离散化方法与比较
5．3．3 一阶线性系统完备RSM的建立与校验
5．4 一个实际非线性系统的建模与校验
5．4．1 系统构成与数学模型
5．4．2 系统RSM原始决策表的获取
5．4．3 系统RSM原始决策表的完备化方法
5．4．3 RSM的校验
5．5 小结
第6章 基于RST的仿人智能控制方法研究
6．1 仿人智能控制的基本思想
6．1．1 概念和定义
6．1．2 原理和结构
6．2 基于RST的仿人智能控制器的设计方法研究
6．2．1 决策信息表和仿人智能控制器之间的关系
6．2．2 粗糙集仿人智能控制器的设计方法
6．3 粗糙集仿人智能控制器的设计实例
6．4 小结
6．4．1 粗糙集仿人控制器的动态性能分析
6．4．2 粗糙集仿人控制器与模糊控制器的比较
6．4．3 粗糙集控制系统值得进一步研究的问题
第7章 非线性系统故障诊断与容错控制设计和实验研究
7．1 单容水箱系统的故障诊断与容错控制
7．1．1 系统建模与故障诊断
7．1．2 无故障控制器的容错能力测试
7．1．3 故障状态下控制器的设计与系统容错控制
7．2 双容水箱系统的故障诊断与容错控制
7．2．1 系统组成与数学模型
7．2．2 系统建模与故障诊断
7．2．3 有无故障状态下控制器的设计
7．2．4 系统的容错控制
7．3 三容水箱系统的故障诊断与容错控制
7．3．1 系统组成与数学模型
7．3．2 系统建模
7．3．3 有无故障状态下控制器的设计
7．3．4 系统的容错控制
第8章 结论与展望
8．1 结论
8．2 展望
致谢
参考文献
附录
发表和待发表的论文
发布时间: 2006-06-16
参考文献
- [1].基于覆盖的概率粗糙集和L-模糊变精度粗糙集研究[D]. 黎文善（LE VAN THIEN）.武汉大学2015
- [2].代价敏感粒计算若干方法的研究[D]. 廖淑娇.电子科技大学2018
- [3].基于粗糙集的过程建模、控制与故障诊断[D]. 谭天乐.浙江大学2003
- [4].粗糙集理论分层递阶约简算法的研究[D]. 乔斌.浙江大学2003
- [5].知识获取中的Rough Sets理论及其应用研究[D]. 马玉良.浙江大学2005
- [6].粗糙集—神经网络智能系统在浮选过程中的应用研究[D]. 张勇.大连理工大学2006
- [7].基于粗糙集和数据库技术的知识发现与推理方法研究[D]. 乔梅.天津大学2005
- [8].基于粗糙集的数据挖掘方法研究[D]. 王庆东.浙江大学2005
- [9].基于粗糙集的数据挖掘算法研究[D]. 刘文军.北京师范大学2004
- [10].基于粗糙集的交叉研究及其在中医诊断的应用[D]. 秦中广.华南理工大学2002