浅析定量基于半定量SDG模型化工过程故障诊断

论文导读：有正作用和负作用两种。本论文针对传统SDG模型进行故障诊断不考虑变量之间定量信息而是单纯的依靠变量之间因果联系的不足，利用模糊论述中的隶属度与SDG结合，在定性SDG模型中融入变量本身变化的定量信息。节点隶属度的大小意味着其所代表的参数偏离正常值的程度，其值越大表示越不正常，其值越小表示正常程度越高，这样在确定故
摘要：化工行业是我国的支柱行业之一，它涉及到经济、国防、资源和人类衣食住行的各个方面。一方面，随着科学技术的进展和人们生活水平的提升，各行各业对化工产品的需求量的不断增加，为满足社会需求化工类企业的生产规模不断扩大，工艺复杂程度越来越高。近年来随着计算机和历程制约技术的不断革新，化工历程中的自动化水平不断升高。另一方面，化工行业属于高危行业，一旦发生化工安全事故，将会对社会和企业造成巨大的生命和财产损失，这使得化工历程的安全性受到越来越多的关注，所以开发实时高效的化工历程故障诊断技术成为领域专家的一个探讨重点。本论文首先介绍了化工历程故障诊断的探讨背景和作用，对三种故障诊断策略进行简单的介绍，阐述了符号有向图在化工历程故障诊断中的特点，总结了到目前为止国内外符号有向图(SDG)故障诊断的探讨进展和近况。SDG模型中节点的状态有－0＋三种，分别表示节点偏低、正常、偏高三种状态。支路的因果联系有正作用和负作用两种。本论文针对传统SDG模型进行故障诊断不考虑变量之间定量信息而是单纯的依靠变量之间因果联系的不足，利用模糊论述中的隶属度与SDG结合，在定性SDG模型中融入变量本身变化的定量信息。节点隶属度的大小意味着其所代表的参数偏离正常值的程度，其值越大表示越不正常，其值越小表示正常程度越高，这样在确定故障源的时候能够有效提升诊断分辨率。在故障推理上，本论文采取的是正反向混合推理，即先根据已知的数据或状态在SDG模型中沿着相容通路进行反向搜索，找出可能的故障源；然后以隶属度大的故障源开始，根据模型中的支路符号进行正向验证，看各节点的状态与实际系统状态是否一致。这样可以有效去除故障源集合中的虚假解，提升了故障诊断准确性。为实现对系统的在线诊断，本论文把半定量的SDG模型与实时专家系统结合。把半定量SDG模型推断出的结论用If-Then形式编写成知识规则，储存于专家知识库中，为专家系统提供专家知识。以典型的化工历程------Tennessee Eastman(TE)历程为例进行仿真，并对诊断结果进行浅析，验证运用该诊断模型进行故障诊断的准确性和可行性。关键词：故障诊断论文符号有向图论文半定量模型论文TE历程论文
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Abstract6-8
目录8-10
第一章 绪论10-20

1.1 化工历程故障诊断的探讨背景10-11

1.2 化工历程故障诊断的基本概念11-14

1.2.1 化工历程故障诊断的定义11-12

1.2.2 化工历程故障诊断的任务12

1.2.3 化工历程故障诊断系统的特点12-13

1.2.4 化工历程故障诊断系统的步骤13-14

1.3 化工历程故障诊断的策略14-16

1.4 SDG 故障诊断策略探讨进展16-19

1.5 本论文的主要内容19-20

第二章 SDG 介绍20-33

2.1 SDG 的基本概念20-22

2.2 SDG 模型22-23

2.3 常用的建立 SDG 模型的策略23-28

2.3.1 基于数学模型的策略24-25

2.3.2 基于流程图的策略25-26

2.3.3 基于经验知识的策略26-28

2.4 SDG 模型的特点28-30

2.5 SDG 模型的推理30

2.6 混合 SDG 模型30-32

2.6.1 主元浅析(PCA)与 SDG 结合30-31

2.6.2 定性走势浅析(QTA)与 SDG 结合31-32

2.7 本章小结32-33

第三章 基于半定量 SDG 的故障诊断模型33-42

3.1 模糊 SDG 模型33-36

3.

1.1 隶属函数33-34

3.

1.2 隶属函数的确定方式34-35

3.

1.3 阈值35-36

3.2 基于模糊 SDG 模型的故障诊断框架36-37

3.3 专家系统37-40

3.1 专家知识的表示38-39

3.2 知识库的建立和维护39-40

3.4 诊断推理40-41

3.5 本章小结41-42

第四章 案例浅析42-66

4.1 TE 历程介绍42-48

4.

1.1 TE 历程工艺流程图42-44

4.

1.2 历程变量44-46

4.

1.3 TE 历程干扰46-47

4.

1.4 TE 历程的运用47-48

4.2 TE 历程的 SDG 模型48-50

4.3 参数阈值的设定50-51

4.4 TE 历程案例浅析51-65

4.1 案例一：反应器液位异常52-55

4.2 案例二：反应器压力报警55-58

4.3 案例三：反应器液位异常58-61

4.4 案例四：反应器液位和分离器液位异常61-65

4.5 本章小结65-66

结论与展望66-68
参考文献68-73
攻读硕士学位期间取得的探讨成果73-74
致谢74-75
附件75