【故障检测】基于 KPCA 的故障检测研究(Matlab代码实现)

简介: 【故障检测】基于 KPCA 的故障检测研究(Matlab代码实现)

💥 💥 💞 💞 欢迎来到本博客 ❤️ ❤️ 💥 💥



🏆 博主优势: 🌞 🌞 🌞博客内容尽量做到思维缜密,逻辑清晰,为了方便读者。



⛳ 座右铭:行百里者,半于九十。


📋 📋 📋 本文目录如下: 🎁 🎁 🎁

目录

💥1 概述

📚2 运行结果

🎉3 参考文献

🌈4 Matlab代码实现


💥1 概述

数据包含取自模拟流程示例的二维数据集。此数据用于训练和测试内核 PCA 以进行故障检测。训练后,针对输出数据空间中的每个位置计算广泛用于故障检测的T2和Q统计指标,从而生成等高线图。然后将 2% 显著性水平检测限叠加在地图上,作为数据空间的正常(绿色)和错误(洋红色)区域之间的边界。


使用等高线图,可以将各种核类型和参数选择对正常和错误过程状态之间的决策边界的影响可视化。


📚2 运行结果


1febb2b4629ade1a6eb46a4acba2f8d8.png


5b6e9f0fef822973c2b915038846c11e.png


eff6f829a77806e4bf870169f7ae062b.png


ab249c558fce10a8b5d7de5ef2cd021e.png


1a1c01d976a6f394699a0f0f33066a60.png


87ba7a510f70cf57a2be69f1ff22760d.png


部分代码:

%% Get 2D data
close all; clc; tic;
if nargin == 0
load dataset.mat p;
train = p{1}; test = p{2};
% Kernel types and parameters:
ktype = 'rbf'; kpar = 1; % RBF kernel
%ktype = 'rbf'; kpar = 10; % RBF kernel
%ktype = 'rbf'; kpar = 0.9; % RBF kernel
%ktype = 'rbfpoly'; kpar = [1 1 0.65]; % mixed kernel
%ktype = 'poly'; kpar = 2; % polynomial kernel
%ktype = 'imquad'; kpar = 10; % inverse multiquadric kernel
%ktype = 'cauchy'; kpar = 5; % Cauchy kernel
end
%lax = [-15 15 -15 15];
lax = [-4 10 -3 6]; % Axes limits
N = length(train); M = length(test);
z0T = train; z1T = test; % Training and Test data
[xx,yy] = meshgrid(lax(1):0.05:lax(2),... % Meshgrid for contours
lax(3):0.05:lax(4));
z2T = [xx(:) yy(:)]; L = length(z2T); % Vectorize meshgrid points
K.type = ktype; K.p = kpar; % Kernel type and parameters
set(0,'defaultfigurecolor',[1 1 1]); % Set fig color to w
conf = 0.99; % Significance level (*100%)
% Normalize 2D Data
zm = mean(z0T); zs = std(z0T);
z0 = (z0T - zm(ones(N,1),:))./zs(ones(N,1),:); % Normalize training z
z1 = (z1T - zm(ones(N,1),:))./zs(ones(M,1),:); % Normalize test z
z2 = (z2T - zm(ones(L,1),:))./zs(ones(L,1),:); % Normalize surf z
%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% KERNEL PRINCIPAL COMPONENTS ANALYSIS %
[K0c,K0,U0] = kerneltrain(z0,K); % Populate kernel matrix
K1c = kerneltest(z1,z0,K0,U0,K); % Project test data to RKHS
K2c = kerneltest(z2,z0,K0,U0,K); % Project surf data to RKHS
[V,D] = eig(K0c/N); % Eigenvalue decomposition
[S,sj] = sort(diag(D),'descend'); % Sort eigenvalues
V = V(:,sj); S = S'; % Re-arrange eigenvectors
S(S < 1e-7) = []; % Remove eigenvalues <= 0
P = V(:,1:length(S))*diag(S.^-0.5); % Projection matrix
if ~isreal(S)
disp('Complex eigenvalues detected.'); % Warn about complex eigs
end
%% Perform KPCA Monitoring
CS = cumsum(S)/sum(S)*100;
RP = find(CS >= 99.9,1); % Get eigenvalues by %CPV
disp([num2str(RP) ' principal'...
' components chosen.']);
t0 = K0c*P(:,1:RP); % Kernel subspace (train)
t1 = K1c*P(:,1:RP); % Kernel subspace (test)
t2 = K2c*P(:,1:RP); % Kernel subspace (surf)
T2 = sum((t0.^2)./S(ones(N,1),1:RP),2); % T2 statistics (train)
t0n = K0c*P; % Full kernel space
Q = abs(sum(t0n.^2,2) - sum(t0.^2,2)); % Q statistics (train)
if strcmp(ktype,'rbf') == 1
fprintf('\n At infinite fault magnitude:\n');
U1 = ones(1,N)/N;
tt = U1*K0*(U0 - eye(N))*P(:,1:RP);
fprintf(' T2 limit: %.2f\n',...
sum((tt.^2)./S(1:RP),2)); % Limit of T2 for RBF
tu = U1*K0*(U0 - eye(N))*P;
fprintf(' Q limit: %.2f\n\n',...
abs(sum(tu.^2,2) - sum(tt.^2,2))); % Limit of Q for RBF
end
T2t = sum((t1.^2)./S(ones(M,1),1:RP),2); % T2 statistics (test)
T2u = sum((t2.^2)./S(ones(L,1),1:RP),2); % T2 statistics (surf)
t1n = K1c*P; t2n = K2c*P;
Qt = abs(sum(t1n.^2,2) - sum(t1.^2,2)); % Q statistics (test)
Qu = abs(sum(t2n.^2,2) - sum(t2.^2,2)); % Q statistics (surf)
%% Plot monitoring charts
figure(3); subplot(211);
semilogy(1:N,T2,'b',1:M,T2t,'m','linewidth',1.2); % T2 monitoring chart
xlabel('Time'); ylabel('T^2'); subplot(212);
semilogy(1:N,Q,'b',1:M,Qt,'m','linewidth',1.2); % Q monitoring chart
xlabel('Time'); ylabel('Q');


🎉3 参考文献

部分理论来源于网络,如有侵权请联系删除。

[1] K.E.S. Pilario, Y. Cao, and M. Shafiee. Mixed Kernel Canonical Variate Dissimilarity Analysis for Incipient Fault Monitoring in Nonlinear Dynamic Processes. Comput. and Chem. Eng., 123, 143-154. 2019. doi: 10.1016/j.compchemeng.2018.12.027


🌈4 Matlab代码实现


相关文章
|
4天前
|
数据采集 Python
matlab疲劳驾驶检测项目,Python高级面试framework
matlab疲劳驾驶检测项目,Python高级面试framework
|
6天前
|
数据可视化 算法
MATLAB Simulink 交交变流电路性能研究
MATLAB Simulink 交交变流电路性能研究
11 2
|
6天前
|
数据可视化 算法
MATLAB Simulink 直流斩波电路性能研究
MATLAB Simulink 直流斩波电路性能研究
15 1
|
6天前
|
数据可视化 算法
MATLAB Simulink 逆变电路性能研究
MATLAB Simulink 逆变电路性能研究
11 1
|
6天前
|
数据可视化 算法
MATLAB Simulink 三相整流电路性能研究
MATLAB Simulink 三相整流电路性能研究
10 1
|
6天前
|
数据可视化 算法
MATLAB Simulink 单相桥式整流电路性能研究
MATLAB Simulink 单相桥式整流电路性能研究
8 2
|
6天前
|
数据可视化 算法
MATLAB Simulink 单相半波可控整流电路性能研究
MATLAB Simulink 单相半波可控整流电路性能研究
7 2
|
6天前
|
数据安全/隐私保护
地震波功率谱密度函数、功率谱密度曲线,反应谱转功率谱,matlab代码
地震波格式转换、时程转换、峰值调整、规范反应谱、计算反应谱、计算持时、生成人工波、时频域转换、数据滤波、基线校正、Arias截波、傅里叶变换、耐震时程曲线、脉冲波合成与提取、三联反应谱、地震动参数、延性反应谱、地震波缩尺、功率谱密度
|
6天前
|
数据安全/隐私保护
耐震时程曲线,matlab代码,自定义反应谱与地震波,优化源代码,地震波耐震时程曲线
地震波格式转换、时程转换、峰值调整、规范反应谱、计算反应谱、计算持时、生成人工波、时频域转换、数据滤波、基线校正、Arias截波、傅里叶变换、耐震时程曲线、脉冲波合成与提取、三联反应谱、地震动参数、延性反应谱、地震波缩尺、功率谱密度
基于混合整数规划的微网储能电池容量规划(matlab代码)
基于混合整数规划的微网储能电池容量规划(matlab代码)

热门文章

最新文章