基于動態(tài)核主元分析的大功率LED陣列動態(tài)光源在線狀態(tài)觀測與故障診斷

王 晨，饒歡樂，李紀賓，錢依凡，洪哲揚

（杭州電子科技大學 自動化學院，浙江 杭州 310018）

引言

大功率LED 作為一種新型的人工光源，由于其亮度高、壽命長、可控性好、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)良特性，使其在照明領域占據(jù)了重要的地位[1]。而大功率LED 陣列光源是由多個不同類型的LED 單體所組成的一個極為復雜的系統(tǒng)，具有高度非線性、溫度敏感性、明顯的老化特性[2]，這些特性使得大功率LED 陣列光源的非線性參數(shù)測量與控制都面臨著巨大的挑戰(zhàn)，并且大功率LED 陣列光源的光學性能會隨著長時間工作而產(chǎn)生退化[3]。因此，及時、準確監(jiān)測大功率LED 陣列光源內(nèi)部光電熱參數(shù)變化，對產(chǎn)生的故障進行診斷與定位，這對保障和提高大功率LED 陣列光源安全性、可靠性以及持久高效性都具有重要的理論和應用價值。

大功率LED 陣列光源工作涉及多個物理過程，邊界條件模糊，存在未知有界干擾且變量眾多[4]。數(shù)據(jù)驅(qū)動方法是可以直接從過程的歷史數(shù)據(jù)與測量系統(tǒng)實時的測量數(shù)據(jù)中提取出故障的模式。多變量統(tǒng)計過程監(jiān)測（MSPM）的方法是基于隱式結構映射的過程監(jiān)測與故障診斷的主要方案，主要有主元分析（PCA）、規(guī)范變量分析（CVA）、偏最小二乘（PLS）、獨立成分分析（ICA）等[5-7]。將主成分分析（PCA）的方法應用到大功率LED 陣列光源監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理中，工作過程中的傳感器收集到的動態(tài)數(shù)據(jù)，其通過非線性關系相互關聯(lián)相互耦合，傳統(tǒng)的PCA 僅在穩(wěn)態(tài)線性過程中表現(xiàn)良好[8]。為了處理非線性，已經(jīng)提出了例如神經(jīng)網(wǎng)絡PCA 和核PCA（KPCA）[9-10]的方法。……