基于复数域模型的滤波电路容差与多故障问题研究

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模拟电路故障诊断一直是研究热点,当前对该领域的研究已经很深入,但是解决元件容差影响和多故障隔离的方法依然欠缺.鉴于此,为了提高故障诊断的准确率,本文基于复数域模型,对模拟滤波电路电子元件进行故障建模,研究了多频诊断方法,带容差的单故障诊断,基于遗传算法的测点频率优选以及多故障诊断问题.具体工作如下:  1)建立模拟滤波电路故障元件的复数域模型.基于电路分析理论推导复数域模型.激励信号为标准正弦波,在Pspice软件中配置其故障参数扫描域,进行参数扫描,跟踪输出电压的实部和虚部分量,MATLAB进行数据处理得到复数域上的故障模型,存储特征信息完成仿真建模,有相同输出特征的元件构成一个模糊组.  2)多频诊断方法研究.通过仿真实验建立圆模型是从二元二次方程中得到,因此在复数域上两个故障圆模型确定的曲线可能产生两个交点,一个表示电路无故障,另一个称作混叠点.因电路的特征函数H(jω)受ω影响,不同的频率下输出的位点不同,从而消除混叠问题.基于此,以锯齿波信号作为激励信号,对输入和输出信号分别作傅里叶变换展开成多个频率下的正弦波,得到不同频率下的传输特征,实现多频诊断.一个频率下存在混叠的曲线,可在另一个频率下区分开.  3)容差影响下的单故障诊断研究.在进行多频诊断过程中,考虑容差影响的情况下,增加了故障诊断的模糊性,故障分类结果不便于可视化,因此引入支持向量机进行故障分类.多频诊断可同时获取该测点下不同频率的故障响应特征,增加了故障特征信息的维度,可提高故障分类精度.  4)基于遗传算法的测点优选和多目标联合优化.在模拟电路故障诊断领域,通过提取测点的频率特征研究电路的可测性,提高故障诊断效率.但并非所有的测点和频率都有效,且实际上受电路的复杂程度影响可用测点数较少,需要提出选择方法.本文研究基于遗传算法做单目标优化和多目标优化,即实现测点优选和测点频率联合优选,以保证提取最优故障特征,使得故障分类的精度最高.  5)多故障诊断研究.现有的多故障诊断方法,如:节点电压增量法,小波与RBF神经网络相结合的方法,k均值模糊聚类等.本文基于复模型,故障诊断数目与测点的关系为:n>log2(m+1)(n表示测点数目,m表示故障数目),诊断双故障至少需要2个测点,可同时获取四维故障特征,提高了故障分辨率.
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