基于解軌跡多項(xiàng)式分解的非線性電路故障診斷研究.pdf

1、上世紀(jì)八十年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)在測(cè)試領(lǐng)域的運(yùn)用，帶動(dòng)了測(cè)控技術(shù)的飛速發(fā)展。航天、軍工等領(lǐng)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(cè)性設(shè)計(jì)、故障診斷和容錯(cuò)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(cè)試、診斷問(wèn)題既不可避免又極其困難，已成為現(xiàn)代測(cè)試領(lǐng)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(lì)設(shè)計(jì)、特征提取和故障識(shí)別四個(gè)部分。由于非線性模擬電路(或系統(tǒng))中故障傳播機(jī)理的

2、非線性，極易導(dǎo)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(xiàng)式分解為基礎(chǔ)，圍繞提高故障特征的有效性(聚類性)為目標(biāo)，展開非線性模擬電路故障診斷的研究。概括來(lái)說(shuō)，主要做了如下幾個(gè)方面的研究工作：
　　 1.研究了斜坡激勵(lì)下的非線性電阻網(wǎng)絡(luò)故障診斷方法，目的是建立非線性電阻網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方程，實(shí)現(xiàn)軟故障、多故障診斷。方法是通過(guò)解軌跡多項(xiàng)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(shí)現(xiàn)軟故障、多故障的診斷。重點(diǎn)討論了斜坡激勵(lì)下解軌跡多項(xiàng)式系數(shù)間的迭代關(guān)系和解軌跡多項(xiàng)式系數(shù)的性質(zhì)；在此基礎(chǔ)上，提出了基于靜態(tài)解軌跡多項(xiàng)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(dòng)態(tài)解軌跡Volterra響應(yīng)分解的非線性動(dòng)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(dòng)態(tài)解軌跡諧波多項(xiàng)式與Volterra響應(yīng)分量間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用諧

4、波分解方法和V子帶參數(shù)估計(jì)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(yīng)。重點(diǎn)討論了Volterra諧波分量的故障信息全息性；給出了基于響應(yīng)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(cè)的故障特征提取方法，目的是建立非線性動(dòng)態(tài)電路的故障診斷方程，實(shí)現(xiàn)非線性動(dòng)態(tài)電路的軟故障、多故障診斷。方法是利用相干檢測(cè)方法提取滿足動(dòng)態(tài)電路復(fù)節(jié)點(diǎn)方程的靜態(tài)故障特征，建立動(dòng)態(tài)電路故障診斷方程。重點(diǎn)討論

5、了相位駐留特征提取的物理意義和實(shí)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(dòng)態(tài)增量Volterra級(jí)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(guò)重組Volterra級(jí)數(shù)實(shí)現(xiàn)“截尾不截維”，來(lái)提高參數(shù)估計(jì)的數(shù)值穩(wěn)定性。重點(diǎn)討論了DDVS與Volterra級(jí)數(shù)的關(guān)系，分析了DDVS在參數(shù)估計(jì)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(jì)的故障特征提取方法。DDVS的顯著特點(diǎn)是具有模塊化結(jié)構(gòu)，容易擴(kuò)展成更高階非線性系統(tǒng)。
　　 5.研究了基于時(shí)頻基函數(shù)多項(xiàng)式(BFP)的非線性電路故障特征提取方法，目的是實(shí)現(xiàn)高維復(fù)雜非線性電路的故障特征提取。方法是通過(guò)對(duì)被測(cè)信號(hào)的BFP擬合來(lái)提取故障特征。重點(diǎn)討論了框架基函數(shù)時(shí)頻域描述的完備性和基于BFP的非線性系統(tǒng)建模問(wèn)題；分析了BFP在故障診斷應(yīng)用中存在的問(wèn)題，提出了基于平