SIR-Aided Dynamic Canonical Correlation Analysis for Fault Detection and Isolation of Industrial Automation Systems

故障检测与隔离 残余物 典型相关 控制理论(社会学) 断层(地质) 计算机科学 自动化 工程类 控制工程 算法 人工智能 控制(管理) 地震学 执行机构 地质学 机械工程
作者
Long Gao,Donghui Li,Zhiwen Chen,Steven X. Ding,Hao Luo
出处
期刊:IEEE Transactions on Industrial Electronics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:71 (9): 11560-11570 被引量:2
标识
DOI:10.1109/tie.2023.3337553
摘要

In this work, fault detection and isolation (FDI) of industrial automation systems with a closed-loop configuration is under consideration. Specifically, the mean of the input and output vectors is time-varying with the variation of the reference vectors. This brings a great challenge to the existing multivariate analysis-based methods, which are lack of consideration of closed-loop dynamics. To this end, a stable image representation (SIR)-aided dynamic canonical correlation analysis (SD-CCA)-based FDI method is proposed. In this method, residual generation is performed in two steps. Residual vectors of the closed-loop dynamic are first generated based on the identified data-driven SIR to remove the time-varying mean. Then, an SD-CCA-based residual generator is established, which enhances the fault detectability by considering the correlation between zero-mean input and output. Finally, by maximizing the fault direction angle, an optimal fault isolation method based on the fault direction angle of SD-CCA is proposed. It is followed by a sensitivity analysis of the proposed method, furthermore, whose performance is evaluated by comparing with several state-of-the-art methods on a numerical simulation and a real chiller system. Results show that the proposed method has a better FDI performance than the compared methods.

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