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华东理工大学学报(自然科学版)

JournalofEastChinaUniversityofScienceandTechnology(NaturalScienceEdition)Vol.36No.12010-2

文章编号:1006-3080(2010)01-0134-07

基于格兰杰因果检验的过程波动路径及根源识别分析

夏春明, 吴 钦, 郑建荣

(华东理工大学机械与动力工程学院,上海200237)

摘要:为解决流程工业中大范围过程变量波动时波动传播路径的确定和波动源所在回路的定位问题,提出了一种基于格兰杰因果检验的分析方法。该方法结合已有的频域分析方法,筛选出含相近频率成分的受扰波动变量,对其进行格兰杰因果检验,检验得到的回路变量间的因果影响关系表征了波动干扰的传播路径,以因果关系图的形式直观表达。利用先验过程知识化简因果关系图,

并通过切除阈值搜索方式过滤掉次要因果关系分支,得到波动干扰的主要传播路径,由此定位波动源。仿真及工业数据的验证结果表明该方法是可行的。

关键词:回路波动;格兰杰因果检验;过程知识;传播路径;根源识别中图分类号:TP277文献标志码:A

PropagationandRoo-tCauseIdentificationofProcess

OscillationsviaGrangerCausalityTest

XIAChun-ming, WUQin, ZHENGJian-rong

(SchoolofMechanicalandPowerEngineering,EastChinaUniversityof

ScienceandTechnology,Shanghai200237,China)

Abstract:Toidentifythepropagationpathsofmult-iloopprocessoscillationsinprocessindustryandlocatetheoriginoftheoscillationdisturbance,anovelmethodbasedonGrangercausalitytestisproposed.Pre-processedbyexistedspectralanalysis,processvariablesofoscillatorycontrolloopswithsimilarfrequencycomponentsareselectedforGrangercausalitytest,whichcanrevealthecomplexcausality

amongtheselectedprocessvariables.Thecausalityisvisualizedintheformofcausalitydiagram,whichrepresentthepropagationpathsoftheoscillationsandcanbefurthersimplifiedbytheunderstandingofprocessknowledge.Lesssignificantcausalitypathwaysarefilteredoutbymanualcutting-offthresholdsearching.Theresultingdiagramrepresentsthemainoscillationpropagationpaths,whichistracedtoidentifythesourceoftheoscillationdisturbance.Bothsimulatedandrealplantdatatestsarepresentedthattheproposedmethodisfeasible.

Keywords:looposcillation;Grangercausalitytest;processknowledge;propagationpath;root-causeidentification

当流程工业过程的多回路控制系统出现大范围过程变量波动时,大部分控制回路的性能指标都出

收稿日期:2009-05-19

基金项目:国家自然科学基金项目(60974061)

作者简介:夏春明(1969-),男,上海人,副教授,博士,研究方向为控制系统应用与监控、性能分析、故障检测与诊断等。E-mail:cmxia@ecust.

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