基于图论的过程故障诊断研究

随着现代工业过程系统大型化和复杂化的迅速发展，人们迫切需要提高系统的可靠性和安全性，以避免事故发生甚至系统崩溃造成的巨大经济损失。因此，研究和开发具有集控制、监视和诊断功能于一身的过程监控系统已成为工厂综合自动化发展的迫切需要，具有重要的理论意义和广泛的应用价值。故障诊断技术通过监督生产过程的运行状态，不断检测过程的变化和故障信息，并在故障产生后，迅速定位故障源，隔离并消除故障，以防止灾难性事故的发生，同时减少产品质量的波动，提高产品的竞争力。 基于图论的故障诊断方法是故障诊断领域的一个重要研究分支。本文以图论为理论基础，以实际工程应用为最终目标，在广泛查阅相关文献、了解相关研究进展的基础上，系统和深入地研究了这一方法的若干重要方面，主要研究内容和成果如下： 1．阐述了故障诊断的研究内容，各种方法的分类及发展趋势，特别对基于图论的故障诊断方法的发展和现状进行了完整的综述； 2．系统、详细地讨论了基于图论的故障诊断的理论和方法，并在此基础上研究了基于故障传播有向图的诊断方法的故障建模、分层和故障源定位等一系列问题； 3．以开发基于传播有向图的诊断系统为目标，对建立以传播为特性的仿真模型进行了研究，提出了运用面向对象技术的故障传播有向图类设计方法。给出了一个简易的改进诊断算法。 4．指出基于传播有向图的诊断法的不足之处，系统阐述了基于符号有向图(SDG)故障诊断方法，并针对该方法诊断速度慢的缺点，引入了将SDG方法和专家系统相结合的思想，阐述了如何由SDG产生诊断规则，并用一个计算实例加以说明。 5．开发了一个用于建立故障传播仿真模型的软件工具。 最后，对于故障诊断领域的各种研究方法作了简单的对比分析，并指出了基于图论的故障诊断方法的一些值得关注和加以深入研究的方面。