發(fā)布時(shí)間：2017-12-08 07:10

  本文關(guān)鍵詞：基于分形理論的非線性模擬電路軟故障診斷方法研究

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【摘要】：在電路測(cè)試領(lǐng)域中,非線性模擬電路軟故障診斷方法研究依然是當(dāng)前非常主流的熱門課題。由于非線性模擬電路軟故障是復(fù)雜多樣的,并且電路中還具有響應(yīng)非線性和元件參數(shù)的容差性等特點(diǎn),在實(shí)際工程中使用傳統(tǒng)方法進(jìn)行故障診斷很難有效對(duì)故障狀態(tài)進(jìn)行特征提取,診斷效率也不高。近些年發(fā)展起來的Volterra級(jí)數(shù)法等只對(duì)弱非線性模擬電路的軟故障診斷有較好的效果,但是當(dāng)模擬電路系統(tǒng)非線性比較嚴(yán)重時(shí),表征系統(tǒng)特征的階數(shù)較高,計(jì)算復(fù)雜度會(huì)增大。針對(duì)這些問題研究出一種適合非線性模擬電路軟故障,計(jì)算簡(jiǎn)便、精確性高的故障診斷方法是非常必要的。分形理論作為非線性學(xué)科中重要分支之一,能夠有效的描述出非線性過程中存在的局部分形特性。將分形理論應(yīng)用于非線性模擬電路軟故障診斷,通過分形維數(shù)能夠準(zhǔn)確的表征電路的故障特征。本文針對(duì)非線性模擬電路軟故障診斷這一問題,以分形理論為基礎(chǔ),分別以廣義多重分形、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸庖约岸嘀胤中巫V等方法對(duì)非線性模擬電路進(jìn)行分析,提取故障特征,并采用相關(guān)性識(shí)別與支持向量機(jī)的方法對(duì)電路進(jìn)行故障診斷。研究的主要內(nèi)容如下:1.對(duì)基于分形理論的建模方法進(jìn)行研究。了解分形理論的特性,對(duì)單重分形與廣義多重分形維數(shù)計(jì)算方法進(jìn)行分析。以故障信號(hào)為例,采用單重分形盒子維數(shù)和廣義多重分形維數(shù)計(jì)算方法,對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行分形維數(shù)計(jì)算,分析不同頻率的輸入信號(hào)對(duì)故障狀態(tài)信號(hào)特征的影響。2.提出基于分形維數(shù)的非線性模擬電路軟故障診斷方法。針對(duì)當(dāng)前故障診斷方法診斷效果低,計(jì)算復(fù)雜等問題,采用分形維數(shù)法進(jìn)行故障診斷。首先對(duì)單重分形故障診斷的機(jī)理及其過程進(jìn)行研究,以非線性模擬電路為例,采用單重分形理論對(duì)故障狀態(tài)區(qū)間進(jìn)行劃分,計(jì)算電路原始故障信號(hào)的單重分形維數(shù)區(qū)間范圍,通過比對(duì)待測(cè)故障信號(hào)分形維數(shù)所在區(qū)間,達(dá)到故障診斷的目的。然后研究了廣義多重分形的故障診斷機(jī)理與維數(shù)相關(guān)度。將電路原始故障狀態(tài)的廣義多重分形維數(shù)作為故障特征,通過計(jì)算原始故障廣義多重分形維數(shù)樣本與待測(cè)故障信號(hào)的廣義多重分形維數(shù)樣本的相關(guān)度來實(shí)現(xiàn)故障診斷。3.提出基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸獾膹V義多重分形軟故障診斷方法。針對(duì)廣義多重分形故障診斷法樣本序列先驗(yàn)數(shù)據(jù)較少,有時(shí)不能準(zhǔn)確描述電路故障特征這一問題。對(duì)廣義多重分形故障診斷法進(jìn)行擴(kuò)展,將原始多分量故障信號(hào)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸?對(duì)分解后的各個(gè)單分量信號(hào)采用基于G-P關(guān)聯(lián)維數(shù)廣義多重分形維數(shù)算法進(jìn)行維數(shù)計(jì)算,得到原始故障信號(hào)的維數(shù)樣本序列。再通過計(jì)算原始故障樣本與待測(cè)故障信號(hào)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸夂蟮膹V義多重分形維數(shù)樣本的相關(guān)度來實(shí)現(xiàn)故障診斷,提高了診斷效果。4.提出基于多重分形譜與支持向量機(jī)的軟故障診斷方法。針對(duì)非線性模擬電路的故障信號(hào)中存在很多干擾信息趨勢(shì)這一問題。將去趨勢(shì)波動(dòng)分形分析引入到故障信號(hào)多重分形譜計(jì)算當(dāng)中。能夠有效的去除這些干擾趨勢(shì),保留原故障信號(hào)完整的分形特征。研究多重分形譜參數(shù)的物理意義,計(jì)算原始故障狀態(tài)信號(hào)的多重分形譜的參數(shù),并將其作為故障信號(hào)的故障特征向量。將計(jì)算得到的原始故障特征向量作為原始樣本,待測(cè)信號(hào)的故障特征向量作為測(cè)試樣本,輸入到支持向量機(jī)當(dāng)中進(jìn)行分類,從而實(shí)現(xiàn)電路故障診斷,結(jié)果表明該方法具有很好的診斷效果。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN710

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2 張輝波;張世昌;辛奇;孔艷巖;邱春蓉;賴穎昕;;螺旋波紋壁圓柱波導(dǎo)回旋行波放大器的非線性模擬[J];強(qiáng)激光與粒子束;2008年12期

3 胡梅;王紅;楊士元;胡庚;;基于電壓增量的非線性模擬電路軟故障診斷[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2008年02期

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本文編號(hào)：1265482