论文题目: 流体输送管道泄漏智能诊断与定位方法的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 控制理论与控制工程
作者: 冯健
导师: 张化光
关键词: 管道,泄漏,定位,故障诊断,自适应神经模糊推理,小波变换,非线性观测器,负压波,压力梯度,模糊决策
文献来源: 东北大学
发表年度: 2005
论文摘要: 对于管道运输的经济安全运行、防范损失以及环境保护,流体输送管道安全监控是一项极为重要的任务。在管道系统的整体监控当中,泄漏检测与定位尤其占据着重要的地位。因而深入研究流体输送管道泄漏的智能诊断与定位方法,不但具有重要的理论意义,而且也具有巨大的实际应用价值。目前,管道泄漏检测定位技术的研究已引起了广泛关注,已经成为管道安全监控领域的热门研究课题之一。 本文系统地研究了流体输送管道的泄漏智能诊断与定位方法,主要研究工作如下: 1 针对具有先验知识的一般非线性系统,提出了一种新型的基于ANFIS非线性观测器的连续小波变换故障检测方法。首先利用系统输入—输出数据设计非线性系统的ANFIS输出观测器,然后根据实际系统与观测器输出设计出了残差产生器。利用小波变换分析残差,判断被监测系统是否发生故障。所设计的非线性观测器具有通用逼近性能,同时克服了现有方法中对噪声干扰信号突变特征点不易辨识的难点。该方法的适用对象范围相对较大。 2 为满足实时性需要,研究了基于负压波法的管道泄漏智能诊断与定位方法。提出了一种基于管道运行工况模式识别方法的泄漏实时检测策略。保证管道运行工况平稳,给出了执行器故障时容错控制器的设计方法。为提取真实信号,采用小波变换方法来消除采样噪声。为实现快速定位,采用负压波方法进行泄漏点定位。这一方法既获得了检测的实时性,又保证了定位的准确性,该方法同时也具有较高的灵敏度和稳健性。 3 如何提高泄漏定位精度一直是管道安全监控领域中热门的研究课题。为此,提出了一种基于双传感器压力梯度的管道泄漏定位方法,该方法克服了假设管道泄漏前后流体的摩擦阻力系数为常数的局限。对于难以建立精确动态数学模型的输油管道系统,这一方法仍然可以提高泄漏点的定位精度。通过与相关参考文献的比较,表明所提出的方法具有更好的优越性。 4 当前关于流体输送管道泄漏智能诊断与定位的研究大多使用单一方法,而采用多方法融合的策略进行研究却鲜有提及。受到多方法结合思路的启迪,我们提出了一种能够迅速、准确实现检测与定位的方法,即模糊决策管道泄漏诊断与定位方法。该方法利用模糊自适应推理,对于输油管道的各种不同程度的泄漏,
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中文摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 流体输送管道泄漏智能诊断与定位方法研究的实际意义及主要内容
1.2.1 流体管道运输现状
1.2.2 泄漏智能诊断与定位方法研究的实际意义
1.2.3 流体输送管道泄漏智能诊断与定位方法研究的起源与主要内容
1.3 流体输送管道泄漏智能诊断与定位方法研究的目标、任务及特点
1.3.1 流体输送管道泄漏智能诊断与定位方法研究的目标及主要任务
1.3.2 流体输送管道泄漏智能诊断与定位方法研究的特点
1.4 流体输送管道泄漏智能诊断与定位方法的研究现状
1.5 流体输送管道泄漏诊断与定位方法研究的发展趋势
1.6 本文的主要工作
第2章 基于ANFIS观测器的连续小波变换故障检测方法研究
2.1 引言
2.2 自适应神经模糊推理系统概述
2.2.1 基本理论
2.2.2 ANFIS结构
2.2.3 ANFIS的通用逼近性能
2.3 小波变换在故障检测残差分析中的应用研究
2.3.1 小波分析简介
2.3.2 连续小波变换
2.3.3 利用小波变换消除残差噪声
2.3.4 基于连续小波变换的特征点辨识方法
2.4 利用ANFIS非线性观测器和小波变换进行系统故障检测研究
2.4.1 ANFIS非线性观测器设计
2.4.2 残差分析
2.4.3 仿真示例
2.5 小结
第3章 基于负压波法的管道泄漏智能诊断与定位方法研究
3.1 引言
3.2 输油管道质量平衡法泄漏检测原理
3.2.1 数学模型
3.2.2 检测原理及泄漏量的估计
3.2.3 管道运行工况模式识别
3.2.4 管道稳态运行控制器设计
3.3 基于负压波的泄漏定位方法研究
3.3.1 负压波法泄漏定位原理
3.3.2 泄漏检测灵敏度和稳健性分析
3.3.3 泄漏检测反应时间和定位精度分析
3.4 负压波法泄漏检测及定位关键技术
3.5 应用实例
3.6 小结
第4章 基于双传感器压力梯度法的泄漏智能诊断与定位方法研究
4.1 引言
4.2 输油管道流体流动分析
4.2.1 管道描述
4.2.2 动量方程(N—S方程)的数值解法
4.2.3 边界条件
4.2.4 输油管道沿程压力损失
4.3 压力梯度法管道泄漏现象分析
4.3.1 泄漏对管道运行整体工况的影响
4.3.2 泄漏点处边界条件分析
4.3.3 泄漏点位置的确定
4.4 基于双传感器压力梯度的定位方法研究
4.4.1 检测方法
4.4.2 基于双传感器压力梯度的定位方法
4.5 应用实例
4.6 小结
第5章 基于模糊决策的管道泄漏智能诊断与定位方法研究
5.1 问题的提出
5.2 基本知识
5.2.1 模糊模型
5.2.2 模糊规则和模糊推理系统
5.3 模糊决策在管道泄漏诊断与定位中的应用研究
5.3.1 模糊决策规则的形成
5.3.2 泄漏检测与定位的模糊决策方法
5.4 应用实例
5.5 小结
第6章 输油管道泄漏监测与定位系统的研制
6.1 系统研发简介
6.1.1 现场调研
6.1.2 现场需求
6.1.3 技术难点
6.2 系统设计
6.2.1 系统组成
6.2.2 高速数据采集装置
6.2.3 实时监测与诊断系统
6.3 关键技术及解决方案
6.3.1 负压波波速的估计
6.3.2 数据滤波
6.3.3 基于GPS的异地同步采集方法
6.3.4 系统通讯方案
6.3.5 通讯失败补偿方案
6.4 系统功能及主要特点
6.4.1 系统功能
6.4.2 系统主要技术特点
6.4.3 系统应用情况
6.5 小结
第7章 问题与展望
参考文献
致谢
作者在攻读博士学位期间所做的工作
个人简历
发布时间: 2005-09-07
参考文献
- [1].复杂管道泄漏检测技术研究[D]. 阳子轩.武汉理工大学2011
- [2].长输液体管道泄漏监测方法研究[D]. 李俊花.大连理工大学2006
相关论文
- [1].长输石油管道泄漏检测与定位技术研究[D]. 杨荣根.南京理工大学2011
标签：管道论文; 泄漏论文; 定位论文; 故障诊断论文; 自适应神经模糊推理论文; 小波变换论文; 非线性观测器论文; 负压波论文; 压力梯度论文; 模糊决策论文;