專利名稱：控制回路振蕩檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所屬領(lǐng)域?yàn)檫^程控制、故障診斷等領(lǐng)域。針對(duì)控制回路中的振蕩，提出了一 種基于DCT (離散余弦變換)的控制回路振蕩檢測方法。采用該方法可以在控制回路非常 數(shù)均值、低信噪比條件下，對(duì)控制回路中的單個(gè)、多個(gè)振蕩進(jìn)行自動(dòng)檢測，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)過程 控制性能的分析和診斷。
背景技術(shù)：
振蕩是生產(chǎn)過程中的一種常見干擾現(xiàn)象。在控制回路中存在的振蕩增加了過程變 量的不確定性，從而造成質(zhì)量低劣的產(chǎn)品，增加能源消耗和降低產(chǎn)品的平均通過率。目前， 控制回路的振蕩檢測方法主要是基于ACF(自相關(guān)函數(shù))的檢測方法，該方法利用自相關(guān)函 數(shù)的去噪特性來提取振蕩信息，但是對(duì)于多個(gè)振蕩難以檢測，特別是不能自動(dòng)檢測；另外該 方法需要工作在零均值條件下，對(duì)于非常數(shù)均值無能為力。一個(gè)現(xiàn)代化的工廠中控制回路 成百上千，工程師要基于ACF進(jìn)行檢測是一項(xiàng)極為繁重的工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括去噪與提取振蕩信號(hào)平衡點(diǎn)的選擇、頻率提取和島算法三個(gè)方面。去噪與提取振蕩信號(hào)平衡點(diǎn)的選擇當(dāng)我們選擇較高的閾值進(jìn)行濾波，雖然可以 濾除噪聲，但是也可能會(huì)將振蕩信號(hào)濾除；當(dāng)我們選擇較低的閾值進(jìn)行濾波，雖然會(huì)保留振 蕩信號(hào)，可是許多噪聲也被保留下來。我們計(jì)算出控制回路數(shù)據(jù)的DCT的均方差，將3倍的 均方差作為閾值，將低于閾值的數(shù)據(jù)置零，這樣就可以保留影響回路行為的振蕩信號(hào)，并且 濾掉絕大部分噪聲。頻率提取當(dāng)?shù)陀陂撝档臄?shù)據(jù)被置零，非零數(shù)據(jù)就被分離開來，每個(gè)頻段形成一個(gè) 孤島(周圍是零)，我們將每個(gè)頻段提取出來，其余頻段進(jìn)行補(bǔ)零操作，就可以將頻率提取 出來。重復(fù)操作，就可以將不同頻率依次提取出來。島算法將低于閾值的數(shù)據(jù)置零后，我們可以將非零數(shù)據(jù)劃分為不同頻段，每個(gè)頻 段形成一個(gè)孤島(周圍是零)，再通過iDCT (離散余弦變換逆變換)就可以將不同頻段復(fù)原 成一個(gè)個(gè)振蕩信號(hào)。但是由于受噪聲(特別是色噪聲)的影響，噪聲的尖峰信號(hào)也會(huì)被復(fù) 原成振蕩。我們?cè)賹㈤撝翟O(shè)為1倍的均方差，將低于閾值的數(shù)據(jù)置零，再通過iDCT復(fù)原振 蕩信號(hào)，由于信息數(shù)據(jù)增多，噪聲信號(hào)就不會(huì)被復(fù)原成振蕩，用低閾值數(shù)據(jù)驗(yàn)證對(duì)應(yīng)的高閾 值數(shù)據(jù)，這樣我們就將振蕩信號(hào)提取出來了。


附圖1 :DCT檢測方法流程圖附圖2 信號(hào)、DCT結(jié)果和以3 σ進(jìn)行壓縮后的結(jié)果附圖3 頻率提取和iDCT變換后得到的振蕩(以3 σ進(jìn)行壓縮后)附圖4 以σ進(jìn)行壓縮后的結(jié)果
附圖5 頻率提取和iDCT變換后得到的振蕩(以σ進(jìn)行壓縮后)
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 (1)對(duì)控制回路的離線數(shù)據(jù)x(t)做DCT，得到DCT能量系數(shù)y (k)；(2)計(jì)算能量系數(shù)y (k)的均方差，將3倍的均方差設(shè)為閾值；(3)將y(k)中低于閾值的數(shù)據(jù)置零(濾波去噪、分離頻段)，得到ζ (k)；(4)將ζ (k)中的非零頻段分別進(jìn)行iDCT，即可得到不同頻率的振蕩；(5)用島算法對(duì)不同頻率的振蕩進(jìn)行驗(yàn)證。
權(quán)利要求
去噪與提取振蕩信號(hào)平衡點(diǎn)的選擇，在DCTM或相關(guān)檢測中，將3倍的均方差設(shè)為閾值，作為去噪與提取振蕩信號(hào)平衡點(diǎn)，并不限定為說明書所述的名稱，支持同樣功能的各種提法都在請(qǐng)求保護(hù)的范圍內(nèi)；
2.頻率提取，并不限定為說明書所述的名稱，支持同樣功能的各種提法都在請(qǐng)求保護(hù) 的范圍內(nèi)；
3.島算法，包括先后進(jìn)行兩次不同閾值的置零和iDCT，用低閾值結(jié)果對(duì)高閾值結(jié)果進(jìn) 行驗(yàn)證，并不限定于說明書描述形式，其具體內(nèi)容可根據(jù)需要增減，其順序亦可調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明所屬領(lǐng)域?yàn)檫^程控制、故障診斷等領(lǐng)域。針對(duì)控制回路中的振蕩，提出了一種基于DCT(離散余弦變換)的控制回路振蕩檢測方法。本發(fā)明包括去噪與提取振蕩信號(hào)平衡點(diǎn)的選擇、頻率提取和島算法三個(gè)方面。采用該方法可以在控制回路非常數(shù)均值、低信噪比條件下，對(duì)控制回路中的單個(gè)、多個(gè)振蕩進(jìn)行自動(dòng)檢測，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)過程控制性能的分析和診斷。
文檔編號(hào)G05B23/00GK101901010SQ200910085670
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者李希農(nóng), 王建東 申請(qǐng)人:星楓科技(北京)有限公司;李希農(nóng);王建東