申请/专利权人：南京智慧水运科技有限公司;杭州电子科技大学;杭州钱航船舶修造有限公司

申请日：2022-06-22

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN115112360B

主分类号：G01M13/00

分类号：G01M13/00;G01H17/00;G01P15/00;G06F18/25;G06F18/22

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.10.18#实质审查的生效;2022.09.27#公开

摘要：本发明公开了一种基于信度更新与融合的船舵故障诊断方法。本发明根据传感器采集到的监测样本及其参考值集合构造关于船舵各个故障模式的参考信度分布；将单个传感器的监测样本带入参考信度分布获取故障的静态信度，利用信度更新规则对前后时刻静态信度进行融合获取全局动态信度；利用信度融合规则对于多个传感器的全局动态信度进行融合，并根据融合后的综合信度进行故障决策。通过单传感器的信度更新和多传感器的信度融合过程，能够显著提高故障决策的精准性。

主权项：1.一种基于信度更新与融合的船舵故障诊断方法，其特征在于该方法包括以下步骤：S1：通过加速度传感器监测船舶自动控制系统左右舵机运行情况，包括正常运转W1，舵机掉电故障W2，舵机停转故障W3；S2：根据采集到的加速度样本及其参考值集合构造关于W1、W2、W3的参考信度分布；S3：对于S1中获取的采样值xit，利用步骤S2中的参考信度分布，获取xit分别支持舵机处于W1、W2、W3这三种状态的静态信度；S4：基于信度更新规则，利用当前t时刻的静态信度对历史全局动态信度进行更新，得到当前t时刻的全局动态信度；S5：基于信度融合规则，将步骤S4中xit的全局动态信度进行融合，得到当前t时刻的综合信度；S6：对于步骤S5中得到的综合信度，设计决策准则，判定t时刻舵机的运行状态；所述步骤S1具体如下：设定船舶自动控制系统中的舵机分为左舵、右舵，分别在左、右舵所处机舱内壁安装振动加速度传感器监测舵机的运行情况，右舵振动速度记为x1，左舵振动速度记为x2，单位为毫米秒，采样频率10Hz；设定舵机的状态模式集合为Q＝{W1,W2,W3}；其中W1＝0表示左右舵正常运转，W2＝1表示某舵掉电故障，W3＝2表示左右舵停转故障；所述步骤S2具体如下：对于传感器采集到的加速度样本x1t、x2t，t＝1,2,3,…，t为采样时刻，x1t,x2t∈[0mms,2.5mms]；x1t，x2t的参考值集合为其中构造关于xit与其参考值的参考信度分布其中，表示xit取值为时，船舵状态为Wk的参考信度，并有且所述步骤S3具体为：S3-1：xit对于参考值的趋近程度通过如下公式计算： 其中，fi，i＝1,2，为集散因子；S3-2：基于步骤S2获得的参考信度分布，获得xit在t时刻的静态信度其公式如下： 所述步骤S4具体为：S4-1：当1￡t￡3时，有全局动态信度即为该时刻静态信度，即qi1:t＝eit，亦即S4-2：当4￡t时，将历史全局动态信度qi1:t-1与当前静态信度eit利用信度更新规则进行更新，通过下式实现： 其中，w1与w2分别为历史全局动态信度qi1:t-1与当前静态信度eit的权重，设为1，rt为当前静态信度eit的可靠性，通过如下公式计算： 其中为前3个时刻信度可靠性的平均值，同时也是历史全局动态信度qi1:t-1的可靠性； r0是可靠性初始值，t是奖惩因子，通过比较当前静态信度eit与历史全局动态信度qi1:t-1，如果两个信度指向同一个状态，则值为1，否则，该值为-1；c是根据两个证据之间的相似性度量给出的可靠性增强因子；所述步骤S5具体为：S5-1：将通过步骤S4获得的全局动态信度q11:t和q21:t通过信度融合规则进行融合，得到当前t时刻的综合信度Qt＝[Q1t,Q2t,Q3t]，公式如下： 其中，β1和β2是分别关于全局动态信度q11:t和q21:t的可靠性；所述步骤S6具体如下：对于步骤S5得到的综合信度Qt，给出故障诊断准则：若Q1t≥Q2t且Q1t≥Q3t，则此时故障诊断结果为W1；若Q2t＞Q1t且Q2t＞Q3t，则此时故障诊断结果为W2；若Q3t＞Q1t且Q3t＞Q2t，则此时故障诊断结果为W3。

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