一种基于多GPU并行CRPF的故障诊断方法

	一种基于多GPU并行CRPF的故障诊断方法
	王进花; 曹洁; 胡文东; 朱恩昌; 余萍; 赵伟吉; 王跃龙; 胡佳伟; 黄开杰
	2019-12-20
专利权人	兰州理工大学
公开日期	2019-12-20
授权国家	中国
专利类型	发明申请
摘要	本发明公开了一种基于多GPU并行CRPF的故障诊断方法，包括：在多个GPU上均采用并行代价评估粒子滤波CRPF算法，对状态空间模型集中的每一个模型进行全局状态评估；将非线性非高斯随机系统的实际状态测量值与正常模态测量预测值对比生成残差，判断非线性非高斯随机系统是否发生故障；将正常状态空间模型的全局状态评估结果与各故障模型的全局状态评估结果分别对比生成残差，对非线性非高斯随机系统故障进行分离。本发明针对复杂噪声环境下多模型故障诊断的准确性和实时性，结合CRPF算法对复杂噪声环境下状态估计的优势，设计了多GPU的双层并行加速CRPF的故障诊断方法，在改善准确性的同时，实现算法执行速度的大幅加速。
申请日期	2019-09-09
优先权日	2019-09-09
专利状态	实质审查
申请号	CN201910848407.2
公开（公告）号	CN110597203A
IPC 分类号	G05B19/418
专利代理人	梁静
代理机构	西安铭泽知识产权代理事务所(普通合伙)
CPC分类号	G05B19/41885 ; G05B2219/32339 ; Y02P90/02
权利要求	1.一种基于多GPU并行CRPF的故障诊断方法，其特征在于，包括：获取非线性非高斯随机系统的状态空间模型集；其中，所述状态空间模型集包括：一个正常模型和多个故障模型；在多个GPU上均采用并行代价评估粒子滤波CRPF算法，对状态空间模型集中的每一个模型进行全局状态评估；其中，所述状态空间模型集中的每一个模型对应一个GPU；将非线性非高斯随机系统的实际状态测量值与正常模态测量预测值对比生成残差，判断非线性非高斯随机系统是否发生故障；当非线性非高斯随机系统发生故障时，将正常模型的全局状态评估结果与各故障模型的全局状态评估结果分别对比生成残差，对非线性非高斯随机系统故障进行分离。 2.如权利要求1所述的基于多GPU并行CRPF的故障诊断方法，其特征在于，所述非线性非高斯随机系统的状态空间模型为：其中，k表示采样时刻，是k时刻模型i的系统状态向量；是k时刻模型i的量测向量；gi(·)和hi(·)分别是模型i的系统状态转移函数和量测函数，和分别是模型i的状态噪声和量测噪声。 3.如权利要求2所述的基于多GPU并行CRPF的故障诊断方法，其特征在于，所述在多个GPU上均采用并行代价评估粒子滤波CRPF算法，对状态空间模型集中的每一个状态空间模型进行全局状态评估；具体包括：在k＝0时刻，从初始分布中获取N个样本，设定粒子代价和传递密度协方差得到k＝0时刻的样本和代价集合为将所有粒子平均分配给GPU的m个block，每个block按照下面步骤完成相同的计算：计算风险函数和概率质量函数PMF，for i＝1,2,…,N/m 其中，N为粒子数，m为Block数；λ，0≤λ≤1为遗忘因子；δ,β>0；对优化后的粒子根据概率质量函数PMF的大小进行重采样，生成粒子代价集状态更新：for i＝1,2,…,N/m，计算和并归一化概率质量函数PMF： ip为粒子索引；局部状态估计：for i＝1,2,…,N/m 全局状态估计：for i＝1,2,…,m 4.如权利要求3所述的基于多GPU并行CRPF的故障诊断方法，其特征在于，所述当非线性非高斯随机系统发生故障时，将正常模型的全局状态评估结果与各故障模型的全局状态评估结果分别对比生成残差，对非线性非高斯随机系统故障进行分离；具体包括：假设定子电流传感器发生两种故障模式，则多模型集包括：无故障模型、a相电流传感器故障模型、b相电流传感器故障模型和复合故障模型；根据多模型的状态方程和量测方程，定义残差：若a相发生故障，则fα和fβ都会受到影响，r3不受影响，r1、r2均大于阈值，r3小于阈值；若b相发生故障，则r2和r3会受影响，r1小于阈值，r2、r3大于阈值；若a相、b相同时发生故障，则r1、r2、r3均受影响，其值均大于阈值；其中，fα和fβ表示在(αβ)坐标系中的传感器故障向量；rαs为iαs的残差，rβs为iβs的残差，iαs和iβs分别为定子电流的α分量和β分量。 5.如权利要求4所述的基于多GPU并行CRPF的故障诊断方法，其特征在于，通过a相和b相电流传感器故障的克拉克变换，确定fα和fβ：其中，fa和fb分别是a相和b相定子电流传感器故障分量。
引用专利	CN104022756A;CN108344574A
被引用专利数量	2
简单法律状态	审中
文献类型	专利
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/108093
专题	电气工程与信息工程学院
推荐引用方式 GB/T 7714	王进花,曹洁,胡文东,等. 一种基于多GPU并行CRPF的故障诊断方法[P]. 2019-12-20.