基于幅相特征的模拟电路故障诊断与可测性研究

发布时间：2020-06-30 02:27

【摘要】：模拟电路故障诊断是一项十分复杂、困难,但又非常重要的工作。据统计,在数模混合电路中,80%的故障会发生在模拟电路部分,而对应的电路测试时间开销可占至总测试时间的80%。目前,受到电路参数连续性等的影响,模拟电路的故障诊断研究进展并不顺利。本论文首先基于电路电压响应中的幅度和相角信息,提出了一种新的故障电压模型用于模拟电路故障诊断,同时对其中涉及的容差处理和可测性分析问题也进行了深入讨论。作者所做的工作包含以下几个方面:1、内容一:在线性模拟电路相量分析的基础上,提出了一种新的故障电压建模方法。其中,硬故障电压响应可在未实际发生之前,通过添加辅助激励或辅助支路,并进行电路电压测量的方法来估计,而利用这些硬故障电压,可建立起连续的模拟电路软故障电压响应表达。该故障建模的方法具有推导简单,应用方便的优点。2、内容二:进一步地,通过考察最常见的单故障以及双故障模型,提出了两种新的故障诊断算法,并最终给出了建立线性模拟电路中K故障模型(K=3,如三故障)的一般性思路。最后的实例验证表明,本文提出的故障模型和诊断算法,在容差环境下应用时,故障元件定位准确,故障参数定值偏差小。3、内容三:在内容一和内容二的基础上,本文还在非线性模拟电路中,提出了非线性电阻和非线性受控源的故障电压建模思路。与线性模拟电路的故障建模类似,这里讨论的两种非线性电路元器件的故障电压建模,也具有建模简单高效的特点。通过本文提出的非线性元器件故障电压建模和最小距离法,解决了在直流测试条件下的故障诊断问题。实例验证证明,故障诊断简单准确。4、内容四:在内容一和内容二故障电压建模的基础上,本文得到了对应的故障电流建模结果,并由此提出了一种新的电路可测性矩阵。实例验证表明,利用该电路可测性矩阵进行典型电路的可测性分析研究,得到了与传统方法完全一致的结论,分析也非常方便。5、内容五:本文提出了一个网络化建模表达故障诊断(检测与隔离)信息的新思路,并根据其“网络参数”设计新的测点优选算法。统计实验和具体的电路实例都表明,与基于故障编码字典的熵算法和基于熵+排除法的测点选择算法相比,新提出的测点优选算法能得到了更优的测点选择结果。最后,本文还基于内容一中的电路故障模型,提出了新的测试频率选择方法。这里,测试频率选择则意味着,以减少共同模糊故障对数为优化目标,进行输入测试频率组合优化。这需要优化对应矩阵的数值列秩或最小非零奇异值。6、内容六:基于斜率故障模型和内容一提出的电压故障模型,本文提出一种对幅度相位特征,都同时进行统计有效估计的容差处理办法。之后,分别估计采用不同故障模型时,所对应的信号模值增量之比和相角差的数值变化区间。这些数值变化区间,作为电路故障诊断特征用于构建故障字典,进行测点选择和故障检测与隔离分析,用于故障诊断。实例分析表明,采用不同的信号模值增量之比特征和相角差特征进行统计估计,有时可以带来更好的测点选择结果,或提供更可靠的故障检测与隔离效果。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN710


本文编号：2734718