基于SDG的计算机辅助危险与可操作性分析

对于过程系统，危险与可操作性(Hazard and Operabiljty，简称HAZOP)分析是一套应用最广的评价方法。但是人工评价存在费时、费力、成本高等缺点。本文介绍了一种基于SDG(Signed Directed Graph)的计算机辅助危险与可操作性分析系统，该系统基于SDG定性模型。过程模型利用模型库中的单元模型建立，通用性强，且又能分析各种具体工艺的特定信息。应用实验表明，与人工专家评价相比，该系统具有完备性好、省时、省力、成本低、评价结果系统性和条理性强等众多优点。     

一种基于SDG用于危险分析的新型定性仿真技术

安全已经成为世界各国政府面临的一个重要问题。由于安全研究的实验无法在真实工厂中进行，因此仿真技术已经成为研究和解决安全问题的一个核心基础。然而，对于真实化工工厂的精确定量数学模型由于规模庞大和复杂而难以获得与计算。与此相反，定性模型相对容易建模，计算也相对较快。我们提出了一种基于符号有向图的定性仿真技术。它能够有效地针对复杂系统中各个组件间的原因与后果关系。通过网络拓朴和专家规则，SDG模型可以有效地找出系统中潜在的危险。结合目前最为广泛应用的过程危险分析方法，即HAZOP，提出一种新的SDG-HAZOP方法，以代替目前的人工安全分析。最后以65t／h锅炉为例，展示并讨论该新方法的优、缺点。     

SDG方法与过程安全分析的关系

过程安全分析(PHA)涉及，过程的危险、各种事件的超前识别、适用于安全的工程和管理控制、工程和管理控制的事故所造成的后果、设备状态和人的因素等诸多方面。推荐的安全分析方法有，如果…怎么样法、检查表法、危险与可操作分析法(HAZOP)、故障模式及后果分析(FMEA)或故障树分析法等。这些方法中的大多数与SDG(符号定向图)在根本原理上相同。因此，SDG是过程安全分析中一种极为关键的计算机化技术。     

定性代数方程的简明表达方法-影响方程及其建模

提出了定性代数方程简明表达方法的实现及建模规则.以化工装置中的固定床式烷基转移反应器为例讨论了影响方程建模过程,建立了烷基转移反应器的影响方程,并将影响方程模型直接转化为较为直观的符号有向图(SDG)模型.采用SDG定性推理(即基于网络拓扑的定性仿真方法)识别故障的完备性较高、能够揭示故障演变的路径和历程,在复杂过程系统危险识别和故障诊断领域得到广泛应用.     

基于分级SDG的物资供应方案缺陷分析建模研究

针对物资供应方案缺陷分析困难,引入定性建模的符号定向图(SDG)方法进行建模研究.对物资供应方案的概念、缺陷分析的重要性和存在的主要缺陷进行概括,简明论述选择SDG法研究的优势并介绍分级SDG,建立了物资供应方案的缺陷分析定性模型,在研究定性推理方式的基础上对所建模型进行定性推理,设计实例获得唯一推理结果,对推理结果进行分析.结果证实了用SDG定性建模的方法研究物资供应问题的可行性.     

定性趋势分析在过程故障诊断中的应用研究

为了用计算机对传感器数据的瞬态演化进行建模,提出了定性趋势分析(Qualitative Trend Analysis,QTA),趋势是基于三种基元:{不变,上升,下降},用这三个基元组合的七种形状来描述过程的趋势,这种定性的过程趋势描述是一种很有用的方法。系统介绍用于过程故障诊断的定性趋势分析(Qualitative Trend Analysis,QTA)两个重要算法:趋势提取算法和趋势识别算法。为了使得趋势提取算法和趋势识别算法有更大的适应性,采用了分级阈值的办法来动态地获得趋势提取和识别中所需要的阈值。获得过程的趋势后,用一种趋势匹配的策略构架来诊断故障。对于过程工业的故障诊断,定性趋势分析的优点是能够简洁、快速地诊断故障。     

面向复杂定性系统的知识建模及联合仿真方法研究

广泛存在于社会经济、国防工业等领域的复杂系统由于其具有系统机理及组成关系复杂、系统内部与环境间交互关系复杂、总体行为呈现非线性、涌现等特点,使得传统的定量建模仿真技术难以描述系统的复杂性特点。以实现定量模型与定性知识混合的系统建模描述与联合仿真为目的,在总结已有建模仿真方法的基础上,提出了复杂系统定性定量综合建模与仿真平台体系结构,并重点研究了定性建模和定性定量联合仿真两大关键技术。研究提出了一种支持定量/定性混合的图形化的复杂系统模糊定性知识建模方法——模糊因果导向图（模糊CDG）并探讨了其语法及推理方式,给出了基于自学习人工神经网络构建隶属云模型的定性定量转换方法。最后给出了研究成果在智能飞行器仿真领域的初步应用,并对进一步的研究工作进行了展望。     

测量时滞系统的故障诊断和动态自修复控制

研究含有测量时滞的线性系统的故障诊断和自修复控制问题.提出了一种测量时滞系统基于降维状态观测器的故障诊断方法.通过构造含有故障状态的增广系统并进行增广系统测量时滞的无时滞转换,将测量时滞系统的故障诊断问题转化为无时滞增广系统的状态观测问题.通过构造增广系统的降维状态观测器,设计了在线诊断故障的故障诊断器.利用故障诊断的结果,设计了故障的动态自修复控制律使系统在故障情况下能够正常运行.最后,通过一个仿真算例来验证本文所提出的方法的可行性和有效性.     

基于系统参数估计时间序列的小波分析故障诊断方法

提出了一种失效性故障诊断的新方法.这种方法将基于解析模型的故障诊断技术和基于信号分析的故障诊断技术结合起来,对系统参数的递推最小二乘估计时间序列进行小波分析,得到故障特征值,兼有两种故障诊断技术的优点.本文还讨论了对于模型参数估计时间序列小波分析的基函数及尺度选取方法问题,仿真结果表明该方法的有效性和准确性非常明显,具有一定的实用价值.     

基于混合生存分析的动态信用评分方法

当今国内外经济形势复杂多变,不确定因素增多,金融市场中信用风险的动态性显著增强,动态信用风险评价成为金融机构迫切需要解决的问题.为此,本文提出了一种基于混合生存分析的动态信用评分方法.该方法由三部分组成:首先,构建基于混合生存分析的动态信用评分模型,包括违约状态判别模型和违约时间估计模型,用于预测评价对象"是否违约"以及"何时违约";其次,利用面板数据构建多重生存状态向量,用于表征信用特征和生存时间的动态关联;最后,基于生成的多重生存状态向量,利用期望最大算法迭代估计模型参数.实验研究表明该方法的预测效果显著优于基于单分类、基于集成学习以及基于生存分析的信用评分方法.     

SDG标准测试图及推理引擎论证

应用SDG技术对复杂系统进行安全分析推理，其引擎的性能测试至关重要。我们提出了采用系统标准的SDG测试图，对引擎进行测试。论述了测试所需的规模和指标，并针对应用领域特点，通过改变节点与支路规模、状态、关联关系、排列等因素，提出了一整套针对安全问题的SDG标准测试图。在此基础上，我们提出了极端与平均的性能测试方法。并运用SDG测试图对我们开发的SDG引擎进行完备性和运算能力的测试，效果达到实用水平。最后，我们对测试过程中暴露的问题，提出改进措施。     

定性仿真与人工智能的关系及计算机化解法体系

定性仿真是采用定性推理方法建立和求解定性代数方程或定性微分方程模型,得到被仿真对象的定性行为和展望的预测过程。定性仿真(QSIM)和基于深层知识的人工智能技术,在其核心内容上看是属于同一科学领域。图论方法是求解复杂定量或定性仿真模型的实用且有效的计算机化方法。提出了有关定量和定性仿真计算机化的解法体系,给出了一种计算机求解实例。     

基于符号定向图(SDG)深层知识模型的定性仿真

定性仿真是系统仿真技术中的重要研究和应用方向，同时也是人工智能技术的一个重要方面。近年来，随着现代计算机技术的日新月异，使得基于符号定向图(SDG)深层知识模型的定性仿真研究和应用取得了显著进展。SDG模型能够表达复杂的因果关系，具有包容大规模潜在信息的能力，因此特别适合于过程系统危险评价(PHA)、危险识别与故障诊断。SDG模型结构简单，易于建立和修改。然而高质量的SDG模型必须采用经验数据和定量动态仿真检验和校正。采用SDG模型进行定性仿真的关键技术是高效双向推理“引擎”，由计算机软件自动完成。目前，在计算机辅助过程系统危险评价方面，SDG是最有效的方法；在过程系统故障诊断方面，其完备性较好，但诊断分辨率尚待提高。今后的研究应解决：定性仿真和定量仿真相结合；SDG自动建模；通用推理软件平台；大系统高分辨率故障诊断等问题。     

基于核主元分析的非线性动态故障诊断

核主元分析是一种非线性主元分析方法，充分利用核函数来解决非线性映射问题，在高维特征空间中确定主元，具有很好的非线性逼近能力。同时，利用非线性最小二乘法实现核主元分析的变量重构，来识别故障源。将核主元分析应用于连续搅拌釜式反应器系统（CSTR）的故障诊断过程中，仿真结果表明该方法对于故障的检测和故障源的识别都优于线性主元分析法的诊断效果。     

A Dynamic Programming Model of Qualitative Mixture System for Canal Engineering

This paper presents a dynamic programming model and solving method of qualitativemixture system for canal engineering.This model may solve the optimal design that computer cannot solve or can solve very difficultly with the current methods,so that the engineering investmentcna be saved.     

灰色系统理论在故障诊断决策中的应用

介绍了一种灰色诊断法 .将灰色系统理论中的灰关联分析方法引入到故障诊断模式识别中 ,依据故障树底事件重要度 ,对故障树分析中各种故障模式发生的可能性大小作出了准确的判断 .     

基于键合图的复杂机电系统动力学相似分析

以适用于多能域系统建模的键合图为工具,论述了复杂机电系统键合图相似的前提条件,推导出了键合图各要素相似所对应的动力学相似条件,在此基础上,根据基于键合图的模态分析理论,进一步进行了系统模态相似研究,给出了系统频率、振型等主要模态参数的相似关系,从而提出了复杂机电系统动力学相似的键合图分析法.利用该方法既能很容易地导出系统的相似要求,而无需知道各现象的物理方程,又可以实现用简单的单能域模型系统来对多能域原型系统进行动力模型试验和仿真研究,从而为工程中复杂机电系统的动力学相似研究提供了新的方法和思路.所提供的算例表明,该方法在指导复杂机电系统动力学仿真及模型试验时,能快速、简便而又直观地得到系统相似所需满足的相似条件.     

基于图论的制冷系统稳态仿真算法的构建

系统算法的构建是制冷系统稳态仿真的重要环节。本文在传统的连续替代算法的基础上，引入图论方法实现制冷系统仿真算法的自动构建。首先，将制冷循环表示为图的数据结构：然后，采用图论的广度遍历算法构建制冷循环的仿真算法；最后，引入模块化的部件模型完成系统仿真。仿真实例显示本文方法具有良好的通用性和稳定性。本文方法亦可适用于其他热力系统仿真算法的构建。