基于传感器故障检测的阈值选取原则的研究.pdfVIP

学兔兔 第2期 (总第1 53期) 机 械 工 程 与 自动 化 No．2 2009年 4月 MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION Apr． 文章编号：1672—641 3(2009)02一Ol05—02 基于传感器故障检测的阈值选取原则的研究 王向辉 (临汾市人事考试中心，山西 临汾 041000) 摘要：随着现代科学技术的发展，各种类型的自动控制系统得到了广泛应用，与此同时，控制系统的可靠性问 题也引起了极大的重视。根据残差信号的特点，综合了几种阈值选取的原则，并分析了求取阈值最优值的方法。 给出的方法具有一定的准确性。可以在生产实际中作为参考。 关键词：故障检测；传感器失效；闽值 中图分类号：TP212 文献标识码：A 0 引言 差确定故障检测器的阈值。具体方法是：设计一个状 自动控制系统是一类由被控对象、控制器、传感 态观测器，该状态观测器的输出与传感器的输出便构 器和执行器所组成的闭环系统。由于在使用中损耗、环 成冗余信号，然后比较两个信号，得出传感器残差序 境的变化以及一些偶然因素的影响，控制系统的任何 列尺(是)；选取传感器的允差为故障检测的阈值，则当 部分都存在发生故障的可能性，并在不同程度上影响 其残差信号大于其阈值时，就认为此传感器发生故障。 整个系统的性能。为了保证系统高效地运行，人们不 允差原则求出的阈值往往是不精确的，只能作为 但希望能实施良好的控制．而且还希望能进行实时监 辅助的、粗略的估计。 视，这样在系统故障发生时就能及时加以处理，从而 1．2 序列概率比方法 提出了控制系统的故障诊断问题。 为了检测传感器的故障，作如下两个假设：序列 传感器是控制系统中极易出现故障的元件。目前， R(后)是零均值白噪声，即系统中传感器正常，用H。表 对传感器失效的检测有许多方法，而最简单和最常用 示；R(七)的幅值不为零，即系统中传感器已发生故障， 的方法就是阈值法，即根据残差形成一个决策函数，把 用H 表示。同时进行如下计算： 该函数与预先给定的阈值相比较，如果传感器的决策 P 一P{接受H。lH )。 函数值低于阈值，则认为该传感器没有故障发生；如 P 。：P{拒绝H。IH }。 果决策函数值高于阈值，则认为该传感器出现故障。然 其概率比为： 而。由于现实中的信号具有随机性，使上述原则无法 、 ， P{R(正)f H } ，，、 精确实现，丽只能尽量达到上述准则的要求。正是由 “ 雨 。………………… ¨， 于各种随机因素的存在，诸如扰动和噪声等等，引起 根据P P 确定阈值： 故障检测器所特有的误检，这往往会产生如下2类错 (1)如果 ≥(1一P )／P 则认为尼时刻以前系 误：①故障已经发生，却认为系统仍处于正常工作状 统已发生了故障，拒绝假设H。。 态，而没有报警信号产生，即所谓的漏报警错误，其 (2)如果 ≤ ／(1一P )，则认为正时刻以前系 错误概率记为P ②系统没有发生故障，却认为其有 统正常，即接受假设H。。 故障，发出了报警信号，即所谓的虚报警错误，其错 (3)如果P ／(1一尸 )