動力定位測量系統(tǒng)故障檢測與診斷方法研究.pdf

1、伴隨著經(jīng)濟的提升、科學的發(fā)展和技術的進步，能源愈發(fā)枯竭、資源越來越少等問題日益嚴重。過去很少被人類重視的海洋資源現(xiàn)在也正在成為各個國家激烈爭奪的對象。瞬息萬變的海洋環(huán)境給海洋資源的開發(fā)帶來了很大的挑戰(zhàn)，如果沒有先進的開發(fā)設備和技術只能望洋興嘆。
　　近年來，船舶動力定位技術的迅速發(fā)展為海洋資源的開發(fā)提供了有效的途徑。船舶動力定位系統(tǒng)的能力和水平逐步提高，與此同時，系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，復雜性也在越來越高，因此如何保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安

2、全性一直是此項技術的研究重點。故障檢測與診斷技術是解決系統(tǒng)安全問題的強有力手段，本論文旨在研究故障檢測與診斷在動力定位測量系統(tǒng)中的應用。
　　傳統(tǒng)的故障檢測與診斷方法是基于解析模型建立起來的，而船舶動力定位測量系統(tǒng)往往是復雜非線性的，因此系統(tǒng)建模存在很大的誤差。由此設計出的故障檢測與診斷方法往往表現(xiàn)出可靠性差，容易出現(xiàn)誤報、漏報等缺點?；跀?shù)據(jù)驅動的方法能夠避免系統(tǒng)建模誤差的問題，完全基于過程變量數(shù)據(jù)進行設計。
　　為了方便

3、后續(xù)基于數(shù)據(jù)驅動的故障檢測與診斷方法的研究，需要建立船舶運動學模型得到船舶運動過程中的北東位置，根據(jù)船舶運動的北東位置再結合傳感器模型實時解算出各種傳感器的測量數(shù)據(jù)。對于系統(tǒng)測量噪聲統(tǒng)計特性存在的不準確性問題，本文運用小波變換進行處理。
　　定位狀態(tài)下的船舶可以視為一個大型的穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)，各個傳感器的測量值在噪聲的干擾下維持在一個小范圍內變動，因此本文使用多變量統(tǒng)計的主元分析方法進行研究?？紤]到普通主元分析中用兩個檢測指標的不便捷性，

4、本文在綜合考慮兩個指標的基礎上使用混合統(tǒng)計量作為故障檢測的依據(jù)。由于定位狀態(tài)下船舶在受到外界環(huán)境力的干擾情況下會發(fā)生擾動，系統(tǒng)狀態(tài)隨時間變化，因此使用遞推主元分析對系統(tǒng)模型進行更新，以適應狀態(tài)的正常變化。通常的遞推算法都存在矩陣循環(huán)繁瑣的特征值分解問題，本文基于一階擾動理論高效的遞推更新矩陣特征值與特征向量，同時使用遞推部分分解與遞推對角化貢獻對出現(xiàn)的故障進行診斷，并在二者的基礎上使用混合貢獻率對故障傳感器隔離。通過研究常見的幾種故障以