1.一种基于预测节拍动态调整的水下推进器故障诊断方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)采集水下机器人的动态信号;
(2)建立灰色预测模型;获取当前时刻动态信号的时间序列,对时间序列进行灰色预测,得到预测轨迹;
(3)基于修正贝叶斯算法从预测轨迹中提取故障特征,得到故障特征预测序列;
(4)获取故障特征预测序列的斜率K,选取故障特征预测序列中第N个预测节拍的特征值,N的计算公式为:b
N(K)=aK
其中,a、b为实验得到的常数,从故障特征预测序列选取一个预测节拍的特征值,作为当前时刻的故障特征值;
(5)将选取的故障特征值带入到故障辨识模型,所述故障辨识模型通过水下推进器故障试验建立,进行水下推进器故障辨识,得到水下推进器当前时刻的故障程度;
(6)获取下一时间节拍的时间序列,重复步骤(2)至步骤(5),得到推进器下一时间节拍的故障程度。
2.根据权利要求1所述的水下推进器故障诊断方法,其特征在于,所述步骤(2)中对动态信号进行多路径灰色预测,建立多路径灰色融合预测模型;获取当前时刻动态信号的时间序列,对时间序列进行重叠采样,得到多个单支路径序列,对每个单支路径序列进行灰色预测,得到多个单支路径预测结果,基于K均值聚类分析将多个单支路径预测结果融合为一条路径的预测轨迹。
3.根据权利要求1所述的水下推进器故障诊断方法,其特征在于,建立故障辨识模型的具体内容为:进行水下推进器故障试验,获取水下机器人动态信号,基于修正贝叶斯算法从动态信号中提取故障特征,基于模糊支持向量域描述算法利用故障特征建立故障辨识模型。
4.根据权利要求2所述的水下推进器故障诊断方法,其特征在于,所述步骤(2)中获取当前时刻动态信号的时间序列,对时间序列进行重叠采样,得到多个单支路径序列的具体步骤为:(2.1)采用长度为L的时间窗对动态信号进行截取,从当前时刻开始,向左依次提取L个数据,得到长度为L的时间序列:{u(n)}=[u(1) u(2) … u(L)];
(2.2)对时间序列{u(n)}=[u(1) u(2) … u(L)]进行重叠采样,得到多个单支路径序列,每个单支路径序列的数据长度为l,共计L‑l+1个单支路径序列,即{u1(n)}=[u(1) u(2) … u(l)]、{u2(n)}=[u(2) u(3) … u(l+1)]、…、{u(L‑l+1)(n)}=[u(L‑l+1) u(L‑l+2) … u(L)]。
5.根据权利要求4所述的水下推进器故障诊断方法,其特征在于,所述对每个单支路径序列进行灰色融合预测的具体步骤为:(2.3)对每个单支路径序列{ui(n)}进行小波分解,得到小波尺度分量{uiA(n)}=[uiA(i) uiA(i+1) … uiA(l+i‑1)]和小波细节分量{uiD(n)}=[uiD(i) uiD(i+1) … uiD(l+i‑
1)],其中,i=1、2、…、L‑l+1;
(2.4)基于灰色预测理论将小波尺度分量{uiA(n)}前向预测Q×l节拍的数据,得到预测数据序列{uiAP(n)}:{uiAP(n)}=[uAP(i),uAP(i+1),…,uA(l+i‑1),uAP(l+i),uAP(l+i+1),…uAP(l+l+i‑
1),…,uAP((Q‑1)l+i),uAP((Q‑1)l+i),…,uAP(Q×l)](2.5)在预测数据序列{uiAP(n)}中叠加原始序列的小波细节分量{uiD(n)},得到幅值重构的预测轨迹{uiAPR(n)}。
6.根据权利要求5所述的水下推进器故障诊断方法,其特征在于,所述灰色预测理论具体为:(0) (1) (1)
对原始序列x (k)进行依次累加生成新的序列x (k),对生成的新的序列x (k)进行邻值生成:(1) (1) (1)
z (k)=αx (k)‑(1‑α)x (k‑1)
(1)
其中,α为生成系数,α∈[0,1];z (k)为白化背景值;
(0) (1)
建立微分方程:x (k)+βz (k)=θ;其中,β为发展系数,θ为灰作用量;
建立灰色预测模型:Y=Bu;其中:
通过最小二乘法求解β和θ的最小估计值 由此可得相应的白化微分方程为 对白化微分方程求解得预测方程:
由预测方程进行累计还原得到预测序列。
7.根据权利要求5所述的水下推进器故障诊断方法,其特征在于,基于K均值聚类分析将多个单支路径预测结果{u1APR(n)}、{u2APR(n)}、{u3APR(n)}、……、{u(L‑l+1)APR(n)}融合为一条路径{uF(n)};
基于修正贝叶斯算法从融合路径{uF(n)}中提取故障特征,得到故障特征预测序列{FF(n)}=[FF(1) FF(2) … FF(Q×l)]。
8.一种权利要求1至7任意一项所述水下推进器故障诊断方法的诊断系统,其特征在于,包括采集模块,用于采集水下机器人的动态信号;
模型建立模块:用于建立灰色预测模型;获取当前时刻动态信号的时间序列,对时间序列进行灰色预测,得到预测轨迹;
故障特征值获取模块,用于基于修正贝叶斯算法从预测轨迹中提取故障特征,得到故障特征预测序列;获取故障特征预测序列的斜率K,选取故障特征预测序列中第N个预测节拍的特征值,N的计算公式为:b
N(K)=aK
其中,a、b为实验得到的常数,从故障特征预测序列选取一个预测节拍的特征值,作为当前时刻的故障特征值;
故障辨识模块,用于将选取的故障特征值带入到故障辨识模型,所述故障辨识模型通过水下推进器故障试验建立,进行水下推进器故障辨识,得到水下推进器的故障程度。
9.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至权利要求7中任意一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至权利要求7中任意一项所述的方法的步骤。