基于迭代建模的滑窗主元分析故障检测方法

来源：电子测量技术杂志2025年第3期北京时间：

作者：程为康，张家良

单位：西安工业大学电子信息工程学院 西安 710021

摘要：针对传统主元分析（PCA）方法在工业过程故障检测中的高虚警率和故障检测不及时的问题，本研究提出了一种基于迭代建模的滑窗主元分析故障检测方法。为了提高故障检测实时性，在建模过程中，采用迭代方法逐步剔除PCA建模数据中的异常样本，优化PCA模型。为了降低虚警率，在检测过程中，采用滑动观测窗口统计异常样本数量，通过构造第二置信限检测故障。为了提高故障检测准确性，采用一种合成统计量作为检测指标，能够同时考虑主成分方向和残差空间的异常。为了验证本研究方法的有效性，分别采用数值算例和田纳西-伊斯曼(TE)过程进行了仿真实验，其中，数值算例的故障检测准确率达到89.20%，虚警率为1.33%；TE过程的故障检测准确率达到99.39%，虚警率为3.12%。

关键词：主元分析;故障检测;迭代建模;滑动窗口;TE过程

基金资助：陕西省自然科学基础研究计划项目（2023-JC-YB-579）资助