基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的火電廠生產(chǎn)過(guò)程故障診斷專家系統(tǒng)

該系統(tǒng)的故障征兆可由以下可測(cè)的工藝參數(shù)表征：澄清池入口溫度、澄清池出口溫度、澄清池入口流量、澄清池入口調(diào)節(jié)門開(kāi)。度、澄清池出口濁度、澄清池泥渣。將故障征兆進(jìn)行歸一化處理計(jì)算，得到6個(gè)[0，1]之間的故障征兆特征值，X=(X1，X2，…，X6)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入。

常見(jiàn)的故障有：傳感器斷線故障，F(xiàn)1～F4；調(diào)節(jié)門偏差F5、調(diào)節(jié)門卡死F6、調(diào)節(jié)門滯環(huán)F7、粘調(diào)節(jié)門滯滑動(dòng)F8、調(diào)節(jié)門漏流F9；出口濁度高F10、入口流量大F11；系統(tǒng)正常用F0表示。共12種故障模式，記為Y=(Y1，Y2，…，Y12)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出。由閥值函數(shù)判定輸出層神經(jīng)元的最終輸出結(jié)果：

隱含層：隱含層的節(jié)點(diǎn)數(shù)和神經(jīng)元數(shù)目選擇，目前理論尚無(wú)指導(dǎo)，本系統(tǒng)隱含層選取10個(gè)神經(jīng)元。這樣構(gòu)成6-10-12的三層BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

BP網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練樣本來(lái)自電廠相應(yīng)故障的累計(jì)數(shù)據(jù)。表1列出了故障樣本，其中每個(gè)樣本均有6個(gè)特征值，選擇足夠多的代表正常狀態(tài)和故障狀態(tài)的樣本，采用BP算法對(duì)6-10-12網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。在系統(tǒng)總誤差為0.01，步長(zhǎng)為0.5時(shí)，網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練10 000次，或直到滿足性能要求時(shí)停止訓(xùn)練，否則增加訓(xùn)練次數(shù)。

2.3 仿真

網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練完后，用其他故障樣本進(jìn)行測(cè)試其對(duì)應(yīng)的診斷結(jié)果見(jiàn)表2。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷推理過(guò)程舉例如下：根據(jù)本文故障診斷的特點(diǎn)，防止誤診斷和漏診斷，通過(guò)試驗(yàn)，取φ=0.90，診斷效果最佳。表1中“樣本1”輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)輸出為表2中的“樣本1”所在行，依次類推。表1中的樣本1對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)輸出值均小于0.90，說(shuō)明無(wú)故障，代表系統(tǒng)正常工作；樣本2對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)輸出，只有Y2>0.90，說(shuō)明有“F2”故障存在。然后啟動(dòng)專家系統(tǒng)，對(duì)該結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和解釋。測(cè)試結(jié)果表明，該網(wǎng)絡(luò)對(duì)已訓(xùn)練過(guò)的樣本有很好的識(shí)別能力。