一種改進的基于多項式濾波的穩(wěn)態(tài)檢測方法

陳文馳，劉　飛
江南大學自動化研究所輕工過程先進控制教育部重點實驗室，江蘇無錫

摘　　　要：化工過程的數(shù)據(jù)中常常含有較多的隨機誤差和粗差干擾，導致傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)檢測方法無法得到準確的結果，從而降低系統(tǒng)故障診斷的可靠性。針對實際的工業(yè)過程數(shù)據(jù)，提出一種融合自適應平滑技術的穩(wěn)態(tài)檢測方法，該方法首先以基于導數(shù)分析的自適應平滑算法進行降噪處理，消除隨機誤差的影響，然后引入閾值擬合技術進一步抑制粗差干擾，以多項式濾波方法對數(shù)據(jù)進行穩(wěn)態(tài)檢測，根據(jù)測量信號的趨勢特征確定過程是否處于穩(wěn)態(tài)。仿真實驗研究表明：融合自適應平滑技術的穩(wěn)態(tài)檢測方法能夠克服傳統(tǒng)穩(wěn)態(tài)檢測方法中隨機誤差和粗差干擾對檢測結果的影響，進而顯著提高穩(wěn)態(tài)檢測處理的準確性，檢測結果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的基于多項式濾波的檢測方法。

關　鍵　詞：穩(wěn)態(tài)檢測；多項式濾波；閾值擬合

１　引　言
在工業(yè)過程監(jiān)控和故障檢測中，系統(tǒng)在動態(tài)條件下的監(jiān)控遠比穩(wěn)態(tài)條件下復雜，目前許多基于數(shù)據(jù)驅動的監(jiān)控方法都需要在過程穩(wěn)態(tài)條件下使用。因而，設計一個有效的在線穩(wěn)態(tài)檢測方法有利于采用正確的過程監(jiān)控與故障檢測策略。目前，常用的穩(wěn)態(tài)檢測方法有組合檢驗法（ＣＳＴ法）［１］、數(shù)學證據(jù)理論法（ＭＴＥ法）［２］、Ｆ�矙z驗法［３］、小波變換方法［４］等。文獻［５］提出了一種基于多項式濾波的穩(wěn)態(tài)檢測方法，該方法對當前測量點所處窗口中的數(shù)據(jù)進行多項式濾波，根據(jù)曲線的趨勢特征來確定過程是否處于穩(wěn)態(tài)。與已有的方法相比，該方法簡便、運算速度快、適用于在線應用，能自適應確定窗口長度等參數(shù)。針對實際過程數(shù)據(jù)中含有較多誤差干擾的特點，本文提出一種改進的基于多項式濾波的穩(wěn)態(tài)檢測方法，該方法以自適應平滑算法降低隨機誤差和粗差干擾，仿真研究結果顯示，該方法在消除誤差干擾對檢測結果的影響方面優(yōu)于傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)檢測方法，具有更好的工業(yè)應用價值。

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