【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及故障診斷領域，尤其涉及一種基于動態時序網絡的多層次故障診斷方法、系統、存儲介質及設備。
技術介紹
1、故障診斷是指通過檢測、識別和判斷異常狀態來確定系統故障的過程，對于保障系統正常運行、降低維修成本以及優化系統設計等方面具有重要意義。故障診斷可進一步細分為故障檢測、故障分類、故障定位及故障恢復等不同任務，其中，故障檢測旨在判斷系統是否存在故障或者將要發生故障，可以及時發現和解決潛在問題，防止系統故障或崩潰，從而提高系統的可靠性和穩定性，這對于航空航天等關鍵領域尤為重要，因為這些系統的故障可能導致災難性的后果。然而，隨著技術的不斷發展，諸如航天、電網等復雜系統的規模越來越大，系統的復雜程度也越來越高，導致系統難以理解和維護，也給故障診斷帶來了巨大的挑戰。
2、復雜網絡理論忽略了復雜系統的微小細節，突出了普遍規律，被認為是描述復雜系統的一種有效手段。在此背景下，復雜網絡理論也逐漸被應用于故障診斷領域，其中基于社團結構分析的的故障診斷方法是在對系統進行復雜網絡建模的基礎上，結合社團結構分析、網絡特征提取等實現故障診斷，但其網絡模型均是靜態的，無法反映現實復雜系統的動態行為，具體地，系統在運行過程中，其內部連接等狀態往往是不斷變化的，在對系統進行靜態結構分析的基礎上建立的網絡模型事實上無法反映系統狀態的實時變化，即無法反映現實世界中復雜系統的動態行為。與此同時，系統在動態運行中，其系統拓撲結構也會相應地不斷發生變化，拓撲結構的變化反映了系統的運行狀態，如果能實現對系統拓撲結構的監測，則可以預期實現系統故障診斷。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服現有技術中存在的問題，提供了一種基于動態時序網絡的多層次故障診斷方案，通過建立目標系統的動態時序網絡，并基于網絡拓撲結構計算多層次結構參數，同時使用控制圖對多層次參數序列進行分析，判斷系統狀態，并對初步診斷結果進行融合，實現多層次故障診斷。
2、本專利技術的目的是通過以下技術方案來實現的：
3、第一方面，提供一種基于動態時序網絡的多層次故障診斷方法，包括以下步驟：
4、s1、根據給定頻率收集目標系統信息，并建立動態時序網絡；
5、s2、計算所述動態時序網絡拓撲結構的多層次結構參數，并建立多層次結構參數序列；
6、s3、基于控制圖理論，使用多層次結構參數序列進行多層次初步故障診斷，得到多個初步故障診斷結果；
7、s4、采用動態集成方法對所述多個初步故障診斷結果進行融合。
8、在一些實施例中，所述步驟s1具體包括：
9、在給定采樣頻率fre下，每個采樣時刻ti獲取一組系統架構數據，將ti時刻下獲取的系統實體的集合記為n為實體數量；實體間的依賴關系集合記為m為實體間依賴關系的數量；
10、基于ti時刻的系統架構數據和建立ti時刻的目標系統復雜網絡模型
11、
12、所有采樣時刻建立的一系列網絡模型則構成動態時序網絡其中，l表示采樣次數。
13、在一些實施例中，所述步驟s2具體包括：
14、計算網絡宏觀結構參數建立宏觀層次結構參數序列；計算網絡中觀結構參數建立中觀層次結構參數序列；計算網絡微觀結構參數建立微觀層次結構參數序列；其中，宏觀結構參數是指表征整個網絡結構的參數，中觀結構參數是指表征網絡中部分節點集合結構的參數，微觀結構參數是指表征網絡中局部微小結構的參數。
15、優選地，所述宏觀結構參數包括平均度、平均最短路徑長度、平均聚集系數、網絡直徑、網絡子團數量以及最大連通子團規模比例；所述中觀結構參數包括社團數量、模塊度以及社團重疊度；所述微觀結構參數包括3節點模體類型的數量、孤立節點數量以及模體重疊度。
16、在一些實施例中，所述步驟s3具體包括：
17、分別計算宏觀層次結構參數序列、中觀層次結構參數序列、微觀層次結構參數序列的均值和標準差，并計算每個序列的中心線、上控制限和下控制限；
18、繪制每個參數序列的控制圖，將每個參數序列的控制圖視作一個分類器，根據控制圖理論的判異準則給出每個參數序列對應的初步故障診斷結果。
19、在一些實施例中，所述步驟s4具體包括：
20、在每一輪診斷中，診斷結果不被采納的分類器在下一輪診斷中不參與結果融合，實現分類器的動態選擇。
21、在一些實施例中，所述分類器的動態選擇具體包括：
22、在ti時刻，針對每個分類器在ti時刻的初步故障診斷結果，采用投票法統計故障與正常的得票數，得票多者作為ti時刻最終診斷結果；
23、在ti+1時刻，對于ti時刻輸出結果為少數類的分類器僅記錄其診斷結果但不參與投票，而是僅由ti時刻輸出結果為多數類的分類器進行投票得到ti+1時刻的故障診斷結果；
24、在ti+2時刻，由ti+1時刻輸出結果為多數類的分類器進行投票得到ti+2時刻的故障診斷結果；
25、以此類推，實現多層次故障診斷結果的動態集成。
26、第二方面，提供一種基于動態時序網絡的多層次故障診斷系統，包括：
27、動態時序網絡構建模塊，用于根據給定頻率收集目標系統信息，并建立動態時序網絡；
28、多層次結構參數序列建立模塊，用于計算所述動態時序網絡拓撲結構的多層次結構參數，并建立多層次結構參數序列；
29、初步故障診斷模塊，用于基于控制圖理論，使用多層次結構參數序列進行多層次初步故障診斷，得到多個初步故障診斷結果；
30、診斷融合模塊，用于采用動態集成方法對所述多個初步故障診斷結果進行融合。
31、第三方面，提供一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時，實現任意一項所述的多層次故障診斷方法。
32、第四方面，提供一種電子設備，包括存儲器和處理器，存儲器上存儲有可在處理器上運行的計算機指令，處理器運行計算機指令時執行任意一項所述的多層次故障診斷方法。
33、需要進一步說明的是，上述各選項對應的技術特征在不沖突的情況下可以相互組合或替換構成新的技術方案。
34、與現有技術相比，本專利技術有益效果是：
35、本專利技術首先按照一定頻率分析獲取不同時間點目標系統的系統架構信息，考慮現實系統的動態行為，基于動態時序網絡實現建立可以反映系統運行拓撲結構的網絡模型，然后基于動態時序網絡的網絡拓撲結構，從多個層次計算其結構參數得到多層次參數序列，從多個層次實現初步故障診斷，并基于動態選擇方法實現綜合故障診斷，可以實現簡單易行的在線故障診斷，滿足復雜系統的健康監測需求。
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1.一種基于動態時序網絡的多層次故障診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于動態時序網絡的多層次故障診斷方法，其特征在于，所述步驟S1具體包括：
3.根據權利要求1所述的基于動態時序網絡的多層次故障診斷方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括：
4.根據權利要求3所述的基于動態時序網絡的多層次故障診斷方法，其特征在于，所述宏觀結構參數包括平均度、平均最短路徑長度、平均聚集系數、網絡直徑、網絡子團數量以及最大連通子團規模比例；所述中觀結構參數包括社團數量、模塊度以及社團重疊度；所述微觀結構參數包括3節點模體類型的數量、孤立節點數量以及模體重疊度。
5.根據權利要求3所述的基于動態時序網絡的多層次故障診斷方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括：
6.根據權利要求5所述的基于動態時序網絡的多層次故障診斷方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括：
7.根據權利要求6所述的基于動態時序網絡的多層次故障診斷方法，其特征在于，所述分類器的動態選擇具體包括：
8.一種基于動態時序網絡的多層次
9.一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時，實現權利要求1-7中任意一項所述的多層次故障診斷方法。
10.一種電子設備，包括存儲器和處理器，存儲器上存儲有可在處理器上運行的計算機指令，其特征在于，處理器運行計算機指令時執行權利要求1-7中任意一項所述的多層次故障診斷方法。
...【技術特征摘要】
1.一種基于動態時序網絡的多層次故障診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于動態時序網絡的多層次故障診斷方法，其特征在于，所述步驟s1具體包括：
3.根據權利要求1所述的基于動態時序網絡的多層次故障診斷方法，其特征在于，所述步驟s2具體包括：
4.根據權利要求3所述的基于動態時序網絡的多層次故障診斷方法，其特征在于，所述宏觀結構參數包括平均度、平均最短路徑長度、平均聚集系數、網絡直徑、網絡子團數量以及最大連通子團規模比例；所述中觀結構參數包括社團數量、模塊度以及社團重疊度；所述微觀結構參數包括3節點模體類型的數量、孤立節點數量以及模體重疊度。
5.根據權利要求3所述的基于動態時序網絡的多層次故障診斷方法，其特征在于...
【專利技術屬性】
技術研發人員：茍曉冬，張平平，趙學，鄧新蘊，鄭照明月，霍憶辛，劉焱，陳怡宇，張研，常青林，黃松，
申請(專利權)人：四川航天系統工程研究所，
類型：發明
國別省市：
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