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1、第13卷第3期数据采集与处理Vol.13No.31998年9月JournalofDataAcquisition&ProcessingSep.1998X模拟电路故障诊断:模糊故障字典法雍正正(深圳大学信息工程学院深圳,518060)摘要提出了一种基于模糊故障字典的模拟电路故障诊断的方法。该方法是用模糊故障字典取代传统的故障字典,在1加权故障字典的建立构造隶属函数时考虑了输出响应关于电路元件参数的灵敏度。本方法简单易行,便于计算机辅助诊断。假设电路中共有n个电路元件,用xi(i=1,2,关键词:模糊系统;故障诊断;模拟电路;故障字典…,n)表示电路中第i个元件参数;又设电路中有r中图分类号:
2、TP306.3个潜在故障,用fk(k=1,2,…,r)表示电路中第k个潜在故障。现仅考虑直流电路中单故障和硬故障的情况,即电路中同时只能有一个故障,而且该故障仅引言为电路元件的开路或短路。现设电路中共有m个测试节点,对于每个潜在的电路故障fk(k=1,2,…,模拟电子电路故障诊断是网络理论中一个十分r),当模拟该故障时,可用软件对该电路进行计算机困难的课题,其最主要的原因在于模拟电路中的元辅助分析,例如,用PSPICE对电路进行分析,可以件参数具有容差,以及模拟电路中广泛存在的非线得到相应m个测试节点测量值的故障征兆向量性问题。在实际应用中,由于故障电路的不精确性和yk=[yk1,yk2
3、,…,ykm]k=1,2,…,r(1)不确定性,更增加了诊断的难度。目前,已经提出了由于对电路进行计算机辅助分析时,所用的元件参很多种诊断的方法[1-3]。故障字典法即为其中的一数值都是元件标称值,而实际的电路元件参数偏离[4-6]种,它通常用于直流电路硬故障的诊断。应用故标称值,故模拟结果和实际结果有偏差。因此,在故障字典法时,通常通过计算机辅助电路分析,模拟各障字典中存储的模拟结果不应该是一个点,而应该种可能发生的潜在故障(硬故障),将模拟的结果存是一个范围。例如,在多维空间,就是以标称值模拟储在故障字典中。在进行故障诊断时,将测量结果和结果为球心的一个超球体。故障字典中的模拟结果进
4、行比较,从而发现故障所定义1在对潜在故障fk进行故障模拟时,由在。由于电路元件具有容差,测量结果和模拟结果会各元件标称值得到的模拟结果称为fk故障征兆向有偏差。因此,在用故障字典法时,故障因素和容差量,记为yk。而考虑到所有各元件容差的影响,对fk因素互相交迭,具有一定的模糊性,给实际应用带来故障模拟的结果的集合,称为fk故障征兆向量集,一定的困难。鉴于此,本文将故障电路作为一个模糊记为Fk。系统来处理,用模糊故障字典取代传统的故障字典设在对实际故障电路检测时,在m个测试节点来进行模拟电路故障诊断。本文提出了一种诊断算得到一组观察值,可用向量表示为法,并通过一个实例证明该算法的有效性。*
5、***y=[y1,y2,…,ym](2)将观察向量y*与用计算机辅助电路分析得到的故障征兆向量yk(k=1,2,…,r)进行一一比较,由于电X收稿日期:1998-05-25;修改稿收到日期:1998-06-25第3期雍正正:模拟电路故障诊断:模糊故障字典法211*路元件参数的容差,y和yk不可能相同,它们之间中选择最大值有一定的偏差。因此,在查阅故障字典时,并不是进L****f(y)=max{Lf(y),Lf(y),…,Lf(y)}l12r行精确的匹配,而是判断y*与yk的接近程度,换言(7)之,要判断y*是否属于集合Fk,这个问题具有不确它表示测量向量与fl故障征兆向量最为逼近。设定定
6、性。*一个阀值K∈[0,1],如果Lf(y)≥K,则判定第l个l定义2观察向量的集合Y是集合Fk的一个模元件出了故障,否则,判定电路无故障。因此,可得到糊子集,它定义为诊断算法步骤如下:{(y*,L**f(y))},Py∈Fkk(1)由计算机辅助电路分析,模拟各种潜在的故**这里,Lfk(y)是隶属函数,它反映了y和yk的逼近障原因,得到相应的故障征兆向量,并且计算输出响程度。下面讨论如何建立L**fk(y)。首先,y与yk的应关于各个元件参数的灵敏度,建立加权故障字典;偏差是电路中各个元件参数容差的综合反应,每个(2)测量故障电路,得到观察响应向量y*;元件对该偏差的影响各不相同,它们
7、的影响大小可(3)对于每个潜在的故障原因fi,计算隶属度以用电路输出响应关于元件参数的灵敏度Sij来量L(y*),i=1,2,…,r;fi度,Sij定义为*(4)从r个Lf(y)中找出最大值;i5yijxiSij=õi=1,2,…,n;j=1,2,…,m(5)设置阀值K∈[0,1],如果max{Lf}≥K,判定5xiyiji相应的电路元件有故障;否则,判定该电路无故障。(3)定义3定义权数ûSijû3举例wij=mi=1,2,…,n
