基于分形理論的非線性模擬電路軟故障診斷方法研究.pdf

1、在電路測試領(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，在實際工程中使用傳統(tǒng)方法進(jìn)行故障診斷很難有效對故障狀態(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級數(shù)法等只對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，表征系統(tǒng)特征的階數(shù)較高，計算復(fù)雜度會增大。針對這些問題研究出一種

2、適合非線性模擬電路軟故障，計算簡便、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?zāi)Ｊ椒纸庖约岸嘀胤中巫V等方法對非線性模擬電路進(jìn)行分析，提取故障特征，并采用相關(guān)性識別與支持向量機(jī)的方法

3、對電路進(jìn)行故障診斷。研究的主要內(nèi)容如下:
　　1.對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，對單重分形與廣義多重分形維數(shù)計算方法進(jìn)行分析。以故障信號為例，采用單重分形盒子維數(shù)和廣義多重分形維數(shù)計算方法，對故障信號進(jìn)行分形維數(shù)計算，分析不同頻率的輸入信號對故障狀態(tài)信號特征的影響。
　　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。針對當(dāng)前故障診斷方法診斷效果低，計算復(fù)雜等問題，采用分形維數(shù)法進(jìn)行故障診斷。首先

4、對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故障狀態(tài)區(qū)間進(jìn)行劃分，計算電路原始故障信號的單重分形維數(shù)區(qū)間范圍，通過比對待測故障信號分形維數(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，通過計算原始故障廣義多重分形維數(shù)樣本與待測故障信號的廣義多重分形維數(shù)樣本的相關(guān)度來實現(xiàn)故障診斷。
　　3.提出基于經(jīng)驗?zāi)Ｊ椒纸獾?/p>

5、廣義多重分形軟故障診斷方法。針對廣義多重分形故障診斷法樣本序列先驗數(shù)據(jù)較少，有時不能準(zhǔn)確描述電路故障特征這一問題。對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進(jìn)行經(jīng)驗?zāi)Ｊ椒纸猓瑢Ψ纸夂蟮母鱾€單分量信號采用基于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)計算，得到原始故障信號的維數(shù)樣本序列。再通過計算原始故障樣本與待測故障信號經(jīng)驗?zāi)Ｊ椒纸夂蟮膹V義多重分形維數(shù)樣本的相關(guān)度來實現(xiàn)故障診斷，提高了診斷效果。
　　4.提出基于多重分

6、形譜與支持向量機(jī)的軟故障診斷方法。針對非線性模擬電路的故障信號中存在很多干擾信息趨勢這一問題。將去趨勢波動分形分析引入到故障信號多重分形譜計算當(dāng)中。能夠有效的去除這些干擾趨勢，保留原故障信號完整的分形特征。研究多重分形譜參數(shù)的物理意義，計算原始故障狀態(tài)信號的多重分形譜的參數(shù)，并將其作為故障信號的故障特征向量。將計算得到的原始故障特征向量作為原始樣本，待測信號的故障特征向量作為測試樣本，輸入到支持向量機(jī)當(dāng)中進(jìn)行分類，從而實現(xiàn)電路故障診斷，