基于解軌跡多項式分解的非線性電路故障診斷研究.pdf

1、上世紀八十年代以來，計算機技術(shù)和微電子技術(shù)在測試領域的運用，帶動了測控技術(shù)的飛速發(fā)展。航天、軍工等領域?qū)ο到y(tǒng)安全性、可靠性要求的日益提升，電子裝備的可測性設計、故障診斷和容錯控制技術(shù)正日益引起人們的重視。其中，非線性模擬電路的測試、診斷問題既不可避免又極其困難，已成為現(xiàn)代測試領域最具挑戰(zhàn)性的課題之一。
　　 非線性模擬電路故障診斷可分為：系統(tǒng)建模、激勵設計、特征提取和故障識別四個部分。由于非線性模擬電路(或系統(tǒng))中故障傳播機理的

2、非線性，極易導致故障信息的重疊、交叉，因此，非線性模擬電路故障診斷技術(shù)的核心是故障特征提取。由于解軌跡分析能最大程度地獲取電路信息，因此，本文以解軌跡多項式分解為基礎，圍繞提高故障特征的有效性(聚類性)為目標，展開非線性模擬電路故障診斷的研究。概括來說，主要做了如下幾個方面的研究工作：
　　 1.研究了斜坡激勵下的非線性電阻網(wǎng)絡故障診斷方法，目的是建立非線性電阻網(wǎng)絡的故障診斷方程，實現(xiàn)軟故障、多故障診斷。方法是通過解軌跡多項式分

3、解將非線性靜態(tài)電路轉(zhuǎn)化成線性電路序列，再在線性電路中實現(xiàn)軟故障、多故障的診斷。重點討論了斜坡激勵下解軌跡多項式系數(shù)間的迭代關(guān)系和解軌跡多項式系數(shù)的性質(zhì)；在此基礎上，提出了基于靜態(tài)解軌跡多項式系數(shù)的故障診斷方程和基于多軌跡分析的多故障診斷方法。
　　 2.研究了基于動態(tài)解軌跡Volterra響應分解的非線性動態(tài)電路故障診斷方法，目的是提高故障特征的聚類性。方法是根據(jù)動態(tài)解軌跡諧波多項式與Volterra響應分量間的對應關(guān)系，利用諧

4、波分解方法和V子帶參數(shù)估計方法提取Volterra線性子電路中的故障特征，以消除故障傳播的非線性疊加效應。重點討論了Volterra諧波分量的故障信息全息性；給出了基于響應空間正交投影的主元特征提取方法。
　　 3.研究了基于相干檢測的故障特征提取方法，目的是建立非線性動態(tài)電路的故障診斷方程，實現(xiàn)非線性動態(tài)電路的軟故障、多故障診斷。方法是利用相干檢測方法提取滿足動態(tài)電路復節(jié)點方程的靜態(tài)故障特征，建立動態(tài)電路故障診斷方程。重點討論

5、了相位駐留特征提取的物理意義和實現(xiàn)方法；提出了基于相位駐留法的故障診斷方程建立方法。
　　 4.研究了基于動態(tài)增量Volterra級數(shù)(DDVS)的故障特征提取方法，目的是提高較大截尾誤差情況下故障特征提取的數(shù)值穩(wěn)定性，使Volterra方法適用于高維非線性電路的故障分析。方法是通過重組Volterra級數(shù)實現(xiàn)“截尾不截維”，來提高參數(shù)估計的數(shù)值穩(wěn)定性。重點討論了DDVS與Volterra級數(shù)的關(guān)系，分析了DDVS在參數(shù)估計中的

6、數(shù)值穩(wěn)定性和故障特征聚類性；提出了基于DDVS參數(shù)估計的故障特征提取方法。DDVS的顯著特點是具有模塊化結(jié)構(gòu)，容易擴展成更高階非線性系統(tǒng)。
　　 5.研究了基于時頻基函數(shù)多項式(BFP)的非線性電路故障特征提取方法，目的是實現(xiàn)高維復雜非線性電路的故障特征提取。方法是通過對被測信號的BFP擬合來提取故障特征。重點討論了框架基函數(shù)時頻域描述的完備性和基于BFP的非線性系統(tǒng)建模問題；分析了BFP在故障診斷應用中存在的問題，提出了基于平