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雜，應用線性模擬電路的故障診斷方法對其進行分析，診斷效果并不理想。利用Volterra級數(shù)可以比較準確地建立常見的非線性模擬電路的故障模型，國內外已有部分學者運用這一模型進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級數(shù)存在維數(shù)災難問題，實際使用時只能取其低階有限項，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級數(shù)的條件下，提高對弱非線性電路的軟硬故障的檢測和定位能力；從全帶Volterra級數(shù)、子帶Volterra級數(shù)、分數(shù)階Volterra級數(shù)、非參數(shù)型Volterra級數(shù)中，對非線性模擬電路進行故障特征的提取。本論文的主要工作和研究成果如下：
　?。?）針對非線性模擬電路故障診斷的難題，對從全帶Volterra級數(shù)中提取

3、電路故障特征的方法進行了較為深入的研究，并結合隱馬爾科夫模型進行故障診斷以驗證該故障特征的有效性。首先對全帶Volterra級數(shù)和隱馬爾科夫模型進行介紹，在此基礎上推導出比較準確的非線性模擬電路的全帶Volterra級數(shù)故障模型，并從這個模型中提取出非線性模擬電路的故障特征。然后進行了計算復雜度的詳細分析。最后通過仿真實驗對該方法與其他故障診斷方法在故障識別能力和診斷所需要的開銷兩方面進行了比較；
　?。?）針對從低階全帶Volt

4、erra級數(shù)中提取的故障特征在軟故障定位能力上的局限性，對從子帶Volterra級數(shù)中提取非線性電路故障特征的方法進行了較為深入的研究，對其原理、數(shù)學模型和具體實施步驟進行了詳細的討論。首先對小波變換進行介紹，在此基礎上推導出比較準確的非線性模擬電路的子帶Volterra級數(shù)模型，從這個模型中提取出非線性模擬電路的故障特征。然后進行了計算復雜度的詳細分析。最后通過仿真實驗對該方法與其他故障診斷方法在故障識別能力和診斷所需要的開銷兩方面進

5、行了比較；
　　（3）為進一步提高對非線性模擬電路的故障診斷能力，對從分數(shù)階Volterra級數(shù)和分數(shù)階相關函數(shù)中提取故障特征的方法進行了較為深入的研究，對其原理、數(shù)學模型和具體實施步驟進行了詳細的討論。首先對分數(shù)階變換和分數(shù)階相關分析方法進行介紹，在此基礎上推導出比較準確的非線性模擬電路的分數(shù)階Volterra級數(shù)模型和分數(shù)階Volterra相關函數(shù)模型，從這些模型中，提取出非線性模擬電路的故障特征。然后進行了計算復雜度的詳細分

6、析。最后通過仿真實驗對該方法與其他故障診斷方法在故障識別能力和診斷所需要的開銷兩方面進行了比較；
　?。?）針對參數(shù)型Volterra級數(shù)計算復雜度高的問題，對非參數(shù)型Volterra級數(shù)進行了比較深入的研究。首先應用最優(yōu)搜索理論得到非線性系統(tǒng)的優(yōu)化激勵信號，然后根據(jù)非線性系統(tǒng)的特點和優(yōu)化的激勵信號，推導出比較準確的非線性模擬電路的非參數(shù)型Volterra級數(shù)模型，從這個模型中，提取出非線性模擬電路的故障特征，然后進行了計算復雜度