基于软传感器的容错控制系统研究与应用

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计算机技术的发展和工业自动化水平的提高,控制系统安全可靠性的要求也日益升高,需要大量传感器为过程监控提供实时信息。鉴于此,针对工业系统多为非线性,且传感器极易发生故障等问题,基于数据驱动技术,构建了LS-SVM软传感器故障检测及软闭环容错控制方案,并对卡死、恒增益和恒偏差3种传感器易发故障进行了相应仿真及实验研究。围绕所提出的方案,主要进行了以下研究工作:论文搭建传感器故障检测与容错控制实验平台,基于数据驱动方法,利用过程I/O数据,构建LS-SVM软传感器预测系统输出信号;比较LS-SVM软传感器预测输出与实际传感器输出,获取残差信号;分析历史及当前残差信号,基于SPRT算法进行故障检测;若判决传感器发生故障,则输出故障指示值;设计一种软闭环切换的容错控制机制,当检测出传感器发生故障时,利用模型预测输出代替物理传感器的实际输出;待故障排除系统恢复正常后,再将实际传感器的输出作为反馈信号送至控制器。仿真研究和实验验证均表明LS-SVM软传感器预测输出与SPRT的结合能够可靠检测传感器故障,而故障期间借助于软闭环切换可实现传感器故障的安全容错。
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