就本液位控制系统而言，通过工控机采集测量和经过控制器计算可以得到三类特征数据，即：控制器的输出控制信号、流量计的测量值和液位传感器的测量值。经过上一节对系统所做的分析，可以得到当水泵、流量计、电磁阀、和液位传感器分别发生故障时，控制器的输出控制信号以及流量计和液位传感器的测量值都会发生相应的并且有差别的变化，因此，可以将这三个量作为基于支持向量机的分类器的输入特征向量[17]。

至于当水泵、流量计、电磁阀和液位传感器发生故障的情况下，控制器的输出以及流量计和液位传感器的测量值会发生什么变化，下面将在MATLAB中对这四种故障分别进行仿真并观察特征向量的变化。

水泵故障即水泵停止工作，在实际系统中，当水泵停止工作造成的直接影响是系统的输入即流量输入为零，仿真的时候就设输入为零，水泵故障的仿真结果如图6-10所示。如图6-10所示，在时间600～800s，把控制器的输出电压设为零来模拟水泵发生故障。因为在实际系统中，当控制器的输出为零，即加到电磁阀上的电压为零，电磁阀会关闭，这样系统的输入流量就会为零，其效果和水泵停止工作的情况下是一模一样的。由图6-10可以看到，当水泵发生停止工作故障时，其流量计测量值和系统实际的输入流量为零，系统的液位会有所下降，当故障消除时，液位又回到设定值。

流量计故障被看成是流量计的测量值为零，在仿真的时候，当流量计故障发生时，流量计的值被设置为零，其仿真结果如图6-11所示。在图6-11中，可以看到，当流量计在600～800s的时间内发生故障，其测量值为零时，系统的输入流量和输出液位并没有发生任何的变化，也就是说流量计故障不影响实际系统的运行状态。

液位传感器故障的仿真结果如图6-12所示，由图6-12可以看到液位传感器故障的仿真时间很短，这是因为时间过长的话，输出液位高度会过高，这样就会需要较长的时间使液位恢复到设定液位，不方便于仿真。在时间600～630s，设置输出液位高度为零，由于控制器的作用系统的输入会增大，实际液位高度也会增加。当故障消除后，实际液位高度大于设定液位高度值，在控制器的作用下会慢慢回到设定值。

图6-10　水泵故障仿真结果

图6-11　流量计故障仿真结果(www.daowen.com)

对于电磁阀卡死故障这里取定电磁阀卡死在三个特殊的位置进行仿真，分别为完全打开状态、打开一半状态和完全关闭状态，三种卡死状态的故障仿真结果分别如图6-13、图6-14和图6-15所示。

图6-12　液位传感器故障仿真结果

图6-13　电磁阀全开故障的仿真结果

图6-14　电磁阀半开故障的仿真结果

图6-15　电磁阀全关故障的仿真结果