非線性模擬電路故障診斷的Volterra模型及特征提取研究.pdf

1、伴隨著電子產(chǎn)業(yè)和電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，非線性模擬電路故障診斷問題已經(jīng)成為電路故障診斷問題中的一大瓶頸。由于非線性模擬電路非常復(fù)雜，應(yīng)用線性模擬電路的故障診斷方法對(duì)其進(jìn)行分析，診斷效果并不理想。利用Volterra級(jí)數(shù)可以比較準(zhǔn)確地建立常見的非線性模擬電路的故障模型，國(guó)內(nèi)外已有部分學(xué)者運(yùn)用這一模型進(jìn)行了非線性模擬電路的故障診斷，取得了一定的成果。然而，由于Volterra級(jí)數(shù)存在維數(shù)災(zāi)難問題，實(shí)際使用時(shí)只能取其低階有限項(xiàng)，使得待診斷電路的故

2、障特征難于提取，降低了故障診斷的效果。本文針對(duì)非線性模擬電路的故障特征提取問題，致力于在使用低階Volterra級(jí)數(shù)的條件下，提高對(duì)弱非線性電路的軟硬故障的檢測(cè)和定位能力；從全帶Volterra級(jí)數(shù)、子帶Volterra級(jí)數(shù)、分?jǐn)?shù)階Volterra級(jí)數(shù)、非參數(shù)型Volterra級(jí)數(shù)中，對(duì)非線性模擬電路進(jìn)行故障特征的提取。本論文的主要工作和研究成果如下：
　?。?）針對(duì)非線性模擬電路故障診斷的難題，對(duì)從全帶Volterra級(jí)數(shù)中提取

3、電路故障特征的方法進(jìn)行了較為深入的研究，并結(jié)合隱馬爾科夫模型進(jìn)行故障診斷以驗(yàn)證該故障特征的有效性。首先對(duì)全帶Volterra級(jí)數(shù)和隱馬爾科夫模型進(jìn)行介紹，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出比較準(zhǔn)確的非線性模擬電路的全帶Volterra級(jí)數(shù)故障模型，并從這個(gè)模型中提取出非線性模擬電路的故障特征。然后進(jìn)行了計(jì)算復(fù)雜度的詳細(xì)分析。最后通過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)該方法與其他故障診斷方法在故障識(shí)別能力和診斷所需要的開銷兩方面進(jìn)行了比較；
　?。?）針對(duì)從低階全帶Volt

4、erra級(jí)數(shù)中提取的故障特征在軟故障定位能力上的局限性，對(duì)從子帶Volterra級(jí)數(shù)中提取非線性電路故障特征的方法進(jìn)行了較為深入的研究，對(duì)其原理、數(shù)學(xué)模型和具體實(shí)施步驟進(jìn)行了詳細(xì)的討論。首先對(duì)小波變換進(jìn)行介紹，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出比較準(zhǔn)確的非線性模擬電路的子帶Volterra級(jí)數(shù)模型，從這個(gè)模型中提取出非線性模擬電路的故障特征。然后進(jìn)行了計(jì)算復(fù)雜度的詳細(xì)分析。最后通過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)該方法與其他故障診斷方法在故障識(shí)別能力和診斷所需要的開銷兩方面進(jìn)

5、行了比較；
　?。?）為進(jìn)一步提高對(duì)非線性模擬電路的故障診斷能力，對(duì)從分?jǐn)?shù)階Volterra級(jí)數(shù)和分?jǐn)?shù)階相關(guān)函數(shù)中提取故障特征的方法進(jìn)行了較為深入的研究，對(duì)其原理、數(shù)學(xué)模型和具體實(shí)施步驟進(jìn)行了詳細(xì)的討論。首先對(duì)分?jǐn)?shù)階變換和分?jǐn)?shù)階相關(guān)分析方法進(jìn)行介紹，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出比較準(zhǔn)確的非線性模擬電路的分?jǐn)?shù)階Volterra級(jí)數(shù)模型和分?jǐn)?shù)階Volterra相關(guān)函數(shù)模型，從這些模型中，提取出非線性模擬電路的故障特征。然后進(jìn)行了計(jì)算復(fù)雜度的詳細(xì)分

6、析。最后通過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)該方法與其他故障診斷方法在故障識(shí)別能力和診斷所需要的開銷兩方面進(jìn)行了比較；
　　（4）針對(duì)參數(shù)型Volterra級(jí)數(shù)計(jì)算復(fù)雜度高的問題，對(duì)非參數(shù)型Volterra級(jí)數(shù)進(jìn)行了比較深入的研究。首先應(yīng)用最優(yōu)搜索理論得到非線性系統(tǒng)的優(yōu)化激勵(lì)信號(hào)，然后根據(jù)非線性系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)化的激勵(lì)信號(hào)，推導(dǎo)出比較準(zhǔn)確的非線性模擬電路的非參數(shù)型Volterra級(jí)數(shù)模型，從這個(gè)模型中，提取出非線性模擬電路的故障特征，然后進(jìn)行了計(jì)算復(fù)雜度