【摘要】：隨著現(xiàn)代電子系統(tǒng)在各大工業(yè)領(lǐng)域的快速發(fā)展和應(yīng)用,人們對電路故障診斷技術(shù)的實用性、有效性、準(zhǔn)確性等提出了更高的要求。通常,電路系統(tǒng)被工業(yè)界劃分為模擬電路和數(shù)字電路兩大類。近年,數(shù)字電路由于低功耗、高抗干擾、易于集成等優(yōu)勢迅速崛起,使得數(shù)字器件占據(jù)整個電路系統(tǒng)80%以上。但很多系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件,如濾波器電路、反饋電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、運算放大器、鎖相環(huán)等仍然不可被數(shù)字電路替代。在某些大型的合成系統(tǒng)中,由這些關(guān)鍵部件搭建的模擬電路系統(tǒng)在整個系統(tǒng)中發(fā)揮核心作用,其性能關(guān)乎著整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。模擬電路故障診斷技術(shù)已成為輔助系統(tǒng)安全運行的重要手段之一。本文重點研究模擬電路參數(shù)型故障。從提高診斷精度、節(jié)約測試成本、減少測試節(jié)點、縮減計算的復(fù)雜度出發(fā),研究了一種基于噪聲信息的模擬電路故障診斷技術(shù),主要工作如下:1)分析了傳統(tǒng)時頻域方法下線性系統(tǒng)的描述形式,給出了線性系統(tǒng)在噪聲信息下的新的描述形式,通過系統(tǒng)輸出的響應(yīng)的噪聲信息定量反映系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)。具體分析了引發(fā)模擬電路不確定度的三大因素,把引發(fā)系統(tǒng)偏離預(yù)期值的干擾成分建模為噪聲干擾。重點考慮元件故障造成的系統(tǒng)干擾,這樣就可以基于噪聲信息挖掘的思路,構(gòu)建模擬電路故障診斷思路。2)研究拉馬努金代數(shù)和的性質(zhì)和特征。拉馬努金代數(shù)和的這些特性非常適合信號和圖像處理。根據(jù)拉馬努金代數(shù)和定義了一類運算符,即拉馬努金類運算符。然后證明這些算子具有一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)性質(zhì),從而延伸出了基于拉馬努金運算符的噪聲估計方案。實例驗證了此方案具有較高的估算精度。3)挖掘系統(tǒng)故障干擾下系統(tǒng)不確定度中噪聲信息,構(gòu)建模擬電路系統(tǒng)故障診斷動力模型。該模型將求解模擬電路故障問題轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)不確定度中噪聲估計問題,利用基于拉馬努金算子的噪聲估計應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)擾動成分的噪聲估計。這種對元件參數(shù)變化敏感的系統(tǒng)噪聲被選為故障特征。最后通過比對無故障與故障電路系統(tǒng)噪聲信息的差異判斷系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障。4)在實際電路中的仿真計算結(jié)果表明,本文介紹的基于挖掘噪聲信息的模擬電路故障診斷方法,能有效的識別電路中出現(xiàn)的單故障和多故障現(xiàn)象。與其他方法的對比顯示了本文所提出的方法在診斷正確率、故障識別能力上更具優(yōu)勢。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN710
【圖文】：

圖 3-2 受干擾的合成信號 s ( n)s ( n) m( n) w( n)接著利用 3.3 節(jié)介紹的基于拉馬努金運算符的噪聲估計方案來估算信號 s ( n)中噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差。我們選取合成信號 s ( n) 中的前 40000 個點做估計，也就是說信號 s ( n) 的長度為 40000。噪聲估算的具體的過程如下：1) L 的長度為 40000，其對應(yīng)的素因子為{2, 2, 2, 2, 2, 2,5,5,5,5}，里面有重復(fù)的因子，就可以只計算拉馬努金運算符對應(yīng)的2 5y ( n) ， y ( n)。歸一化后，得21 [1, 1]2c ，51 [4, 1, 1, 1, 1]20c ，2)等式(3-17)，其本質(zhì)就是 ( )ic 與s n卷積的過程，因此，求得2 2 5 5 ( R s )( n )=c onv ( c , s ( n )), ( R s )( n )=c onv ( c , s ( n))3)對2 ( R s )( n) 與5 ( R s )( n) ，分別以采樣間隔 2 與 5 采樣，得2 2 5 5 y ( n ) ( R s )(2 n ), y ( n ) ( R s )(5n )

的平均值為 0.56%，最大相對誤差為 1.8%。計算得到的 100次相對誤差次的結(jié)果如圖 3-3 所示。這足以驗證了 3.3 節(jié)所提出的基于拉馬努金運

圖 5-4 二階 Sallenkey 帶通濾波電路圖在 Pspice 軟件的暫態(tài)分析參數(shù)設(shè)置如圖 5-5 所示，其中將運行時間的起始時間設(shè)置為 5ms，終止時間設(shè)置為 5.4ms，總共運行時間為 0.4ms，其最大采樣步長設(shè)置為 10ns。蒙特卡洛參數(shù)設(shè)置如圖 5-6 所示。令輸出服從高斯分布，運行次數(shù)為 100 次，蒙特卡洛對應(yīng)的輸出分析變量名為 V [o ut ]。 圖 5-4 中的探針測試的是 out 點對應(yīng)的輸出電壓。在接下來的故障診斷方案驗證中，無論是無故障電路還是故障電路，只要是這個仿真電路，其暫態(tài)分析參數(shù)與蒙特卡洛分析參數(shù)設(shè)置保持不變。2）基于噪聲信息的故障診斷步驟

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本文編號：2802811