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龙图腾网获悉哈尔滨工业大学申请的专利流程工业中动态控制系统的残差生成器优化设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116243668B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-26发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310176547.6，技术领域涉及：G05B19/418；该发明授权流程工业中动态控制系统的残差生成器优化设计方法是由蒋宇辰;罗浩;李款;张九思;霍明夷;田纪伦;李冠熠设计研发完成，并于2023-02-28向国家知识产权局提交的专利申请。

本流程工业中动态控制系统的残差生成器优化设计方法在说明书摘要公布了：流程工业中动态控制系统的残差生成器优化设计方法，为了解决现有的适用于动态系统的在线残差信号生成器的残差所体现的故障存在检测时间窗口小、故障检测灵敏度低的问题。本发明针对被控对象机理模型已知和未知两种场景，基于两种场景的残差进行了统一的优化设计，被控系统能够建模为线性动态系统且其状态空间模型一致将残差信号写成与被控系统的左互质分解相关矩阵的参数化形式，通过优化策略离线设计残差生成器，并采用在线实时采集的输入、输出数据对其进行驱动，实现在线最优残差生成。本发明适用于流程工业中动态控制系统的残差生成。

本发明授权流程工业中动态控制系统的残差生成器优化设计方法在权利要求书中公布了：1.流程工业中动态控制系统的残差生成器优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一、初始化所设计残差生成器的状态变量和累积损失函数最优值；设定衰减系数、时间窗口、批量更新的次数、平衡系数、策略改进概率，以及迭代终止条件； 步骤二、在正常工况下采集过程数据，构建离线历史数据示范数据集： 步骤B1、采集一段时间内的被控系统的传感器输出数据，记作yk；yk是一个列向量，其中的每一个元素对应于一个传感器的输出数值，k表示离散的时刻； 步骤B2、记录对应时刻的控制指令或执行器驱动信号数据，记作uk；uk是一个列向量，其中的每一个元素对应于一个控制指令或执行器驱动信号数值； 步骤三、构建驱动残差信号的两个动态子系统，具体过程包括以下步骤： 步骤C1、根据是否掌握被控对象机理模型的实际条件，当被控系统能够建模为如下线性动态系统且其状态空间模型A,B,C,D已知时，执行步骤C2至C4； yk＝Cxk+Duk 其中，x表示流程工业中被控系统的状态变量；A、B、C、D分别表示状态空间方程中的系统矩阵、输入矩阵、输出矩阵和直接传递矩阵，矩阵中的元素是通过已知的机理模型计算获得的； 步骤C2、设计观测器反馈矩阵Lθ，使之满足|eigA-LθC|1，其中θ表示Lθ中的全部待定元素；|eigA-LθC|表示矩阵A-LθC的特征值的模； 步骤C3、根据如下公式计算被控对象的左互质分解矩阵并构建1号动态系统，由表示1号动态系统的状态变量，A1、B1、C1、D1分别表示1号动态系统的系统矩阵、输入矩阵、输出矩阵和直接传递矩阵： A1＝A-LC,B1＝-L,C1＝C,D1＝I 步骤C4、根据如下公式计算被控对象的左互质分解矩阵并构建2号动态系统，由表示2号动态系统的状态变量，A2、B2、C2、D2分别表示2号动态系统的系统矩阵、输入矩阵、输出矩阵和直接传递矩阵： A2＝A-LC,B2＝B-LD,C2＝C,D2＝D 步骤四、由数据集中的yk驱动1号动态系统，计算获得信号并由数据集中的uk驱动2号动态系统，计算获得信号 根据公式计算残差信号rsk； 步骤五、对残差进行离线评估，包括以下步骤： 步骤E1、基于残差信号rsk计算当前时刻误差函数Rk和累积损失函数Vk； 步骤E2、随机批量更新参数θ：对于j＝1,2,…,J，生成θj＝θ+cr·randnj，其中randnj表示满足正态分布生成的第j个随机数，J是批量更新的总次数，cr是平衡系数； 步骤E3、令k←k+1，重复执行步骤三、步骤四和步骤五的E1，计算对应的Vjk+1数值； 步骤E4、计算最优的累积损失函数： V*k＝Rk+γ·minj{Vjk+1|j∈1,J}，γ为衰减系数； 步骤六、基于概率pe，采用策略改进与策略探索对θ*＝argminθV*k进行更新； 然后判断若θ*所对应的1号动态系统与2号动态系统的系统矩阵A1,A2的全部特征值是否在单位圆内并且满足 为累积损失函数的最优值，是则进行如下赋值：存储对应的最优参数θ*；否则，保持原有V*k、θ*数值不变； 重复执行步骤三至步骤六，直至满足终止条件。

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