(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110064629.2 (22)申请日 2021.01.18 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 112861428 A (43)申请公布日 2021.05.28 (73)专利权人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华大 学 (72)发明人 何潇　郭亚琦　 (74)专利代理 机构 北京聿宏知识产权代理有限 公司 11372 专利代理师 吴大建　金淼 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06N 7/00(2006.01) G06F 111/04(2020.01)G06F 111/08(2020.01) 审查员 刘剑 (54)发明名称 潜水器微小故障诊断方法、 装置、 计算机设 备及存储介质 (57)摘要 本发明提供一种潜水器微小故障诊断方法、 装置、 计算机设备及存储介质， 该方法包括： 基于 潜水器的诊断模型， 构建潜水器的机会约束模 型， 其中， 诊断模型包括微小故障模型和正常模 型； 将机会约束模型转化为期望约束模型； 基于 期望约束模 型， 获取微小故障模 型输出和正常模 型输出之间的巴氏距离的函数关系， 并使得函数 关系中的巴氏距离最大化， 计算得到辅助信号； 基于最小错误率的贝叶斯决策， 将 辅助信号输入 至潜水器中， 得到故障诊断结果； 实现潜水器微 小故障的主动诊断， 此外， 辅助信号不违反执行 器的线性约束， 且其注入不违 反系统的机会约束 和转换后的期望约束， 所以辅助信号是物理可实 现的且其注入不损伤潜水器， 从而保证了较高的 故障诊断率。 权利要求书4页 说明书12页 附图5页 CN 112861428 B 2022.06.24 CN 112861428 B 1.一种潜水器微小故障诊断方法， 其特 征在于， 包括： 基于潜水器的诊断模型， 构建所述潜水器的机会约束模型， 其中， 所述诊断模型包括微 小故障模型和正常模型； 所述机会约束模型的表达式为： 其中， xk|μ表示第k步诊断时模型μ的状态， μ＝0表示潜水器的正常模型， μ＝1表示潜水 器的特定微小故障模型， 表示第k步诊断时模型 μ 的状态的约束， εk| μ表示第k步诊断时模 型 μ的状态违反约束的最大允许概率， F表示诊断总步数， nx表示状态的维数， Hk| μ和hk| μ表示 第k步诊断时模型 μ 的状态的机会约束参数； 将所述机会约束模型转 化为期望约束模型； 所述期望约束模型的表达式为： 其中， 表示第k步诊断时模型μ的状态的期望， 表示第k步诊断时模型μ的状态的 期望约束参数， 表示第k步诊断时模型 μ的状态的机会约束转化为期望约束的补偿向量， 表示向量 的第i个元素， [Hk| μ]i表示矩阵Hk| μ的第i行， 表示第k步诊断时模型 μ 的状态的方差， 表示矩阵Hk| μ的第i行的转置， Φ‑1(*)表示标准正态分布的累积分 布函数的反函数， nh表示向量hk| μ的维数； 基于所述期望约束模型， 获取所述微小故障模型输出和所述正常模型输出之间的巴氏 距离的函数关系， 并使得 所述函数关系中的巴氏距离最大化， 计算得到 辅助信号； 所述巴氏距离的函数关系式如下： 权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 112861428 B 2其中， DB表示潜水器特定微小故障模型输出和正常模型输出之间的巴氏距离， 和 分别表示诊断终端步长模型 μ的输出的期望和方差， 和 分别表示诊断初始潜水器 的状态的期望和方差， Aμ、 Bμ和Cμ分别表示模型μ的系统矩阵、 输入矩阵和输出矩阵， uk表示 第k步诊断时通过输入作用于潜水器的辅助信号， Qk|μ表示第k步诊断时模型μ的状态噪声， RF| μ表示第F步诊断时模型 μ 的测量噪声的方差； 基于最小错误率的贝叶斯决策， 将所述辅助信号输入至所述潜水器中， 得到所述潜水 器的故障诊断结果； 输出所述故障诊断结果。 2.根据权利要求1所述的潜水器微小故障诊断方法， 其特征在于， 所述机会约束模型为 多元机会约束模型， 所述期望约束模型为多元期望约束模型； 所述将所述机会约束模型转 化为期望约束模型的步骤， 包括： 将所述多元机会约束模型转 化为多个单 元机会约束模型； 假设每一所述单元机会约束模型被违反的最大允许概率相等， 将多个所述单元机会约 束模型转 化为所述多元期望约束模型。 3.根据权利要求1所述的潜水器微小故障诊断方法， 其特征在于， 所述基于最小错误率 的贝叶斯决策， 将所述辅助信号输入至所述潜水器中， 得到所述潜水器的故障诊断结果的 步骤， 包括： 构建最小错 误率的贝叶斯模型； 将所述辅助信号输入至所述潜水器中， 获得 所述潜水器的输出 结果； 将所述输出 结果代入所述贝叶斯模型， 得到所述潜水器的故障诊断结果。 4.根据权利要求3所述的潜水器微小故障诊断方法， 其特征在于， 所述贝叶斯模型的表 达式为： 其中， Df表示故障诊断的决策， Df＝0表示潜水器正常， Df＝1表示潜水器存在微小故障， 表示诊断过程中通过输入作用于所述辅助信号的序列； 表示模型μ的后验概率， 表示诊断终端模型μ的输出 概率密度函数， P( μ＝ i)表示模型 μ 的先验概 率。 5.一种潜水器微小故障诊断装置， 其特 征在于， 包括： 构建模块， 用于基于潜水器的诊断模型， 构建所述潜水器的机会约束模型， 其中， 所述 诊断模型包括 微小故障模型和正常模型； 所述机会约束模型的表达式为： 其中， xk|μ表示第k步诊断时模型μ的状态， μ＝0表示潜水器的正常模型， μ＝1表示潜水 器的特定微小故障模型， 表示第k步诊断时模型 μ 的状态的约束， εk| μ表示第k步诊断时模权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 112861428 B 3