信息论观点下的模拟电路故障诊断方法研究.pdf

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1、论文题目信息论观点下的模拟电路故障诊断方法研究学科专业学号作者姓名测试计量技术与仪器200911070110李西峰 分类号密级UDC注1学位论文信息论观点下的模拟电路故障诊断方法研究（题名和副题名）李西峰（作者姓名）指导教师谢永乐教授成都电子科技大学（姓名、职称、单位名称）申请学位级别博士学科专业测试计量技术与仪器提交论文日期2014.04.14论文答辩日期2014.06.01学位授予单位和日期电子科技大学2014年6月26日答辩委员会主席田书林评阅人田书林，师奕兵，姜弢，彭宇，黄芝平注1：注明《国际十进分

2、类法UDC》的类号。 RESEARCHONFAULTDIAGNOSISMETHODOFANALOGCIRCUITSBASEDONINFORMATIONTHEORYADoctorDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MeasuringandTestingTechnologiesandInstrumentsAuthor:XifengLiAdvisor:ProfessorYongleXieScho

3、ol:SchoolofAutomationengineering 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关

4、部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日 摘要摘要现代电子系统的快速发展对电路的稳定度、线性度、精确度、保密度和自修复等指标都提出了越来越高的要求，对高性能电路的诊断技术的研究要求也越来越迫切。模拟电子器件具有组件丰富，性能稳定，损耗发热率小等特性，广泛的应用在自动控制，制导，电子对抗，微波通信等诸多

5、领域，而由模拟电路元件搭建的模拟电路系统，在整个大系统中，往往担当着核心子系统的作用，它的稳定度与可测性，一般深刻影响乃至最终决定了整个系统的最优性能。因此，模拟电路故障诊断技术，是保证装备制造，装备安全运行的关键技术。在实际模拟电路系统中，以元件参数漂移型故障最为常见，一直以来是模拟电路故障领域的研究热点。由于容差效应的存在，以及缺乏合适的故障模型等因素的制约，参数型故障的诊断也是模拟电路故障诊断中的难点。目前，模拟电路系统参数型故障诊断，多通过增加特定测点实现高故障覆盖率，对被测系统要求高，测试人员劳动强

6、度大。而测点的热噪声，瞬态干扰的等因素的存在，造成了故障混叠概率大，进一步增加了故障诊断的难度。针对这些问题，本文着重对模拟电路参数型故障的故障模型，故障特征提取及抗故障混叠技术进行了研究。首先，从信息论的观点出发给出了线性系统的一种新的表示，并和传统的时频域表示方法进行了对比；其次，以非广延统计力学基本量Tsallis熵为依据，推导出了一类仅依靠方差约束的类高斯分布概率密度函数的显式解，并深入分析了类高斯分布的参数在测量中的物理含义；最后，根据信息论中的最小相对熵原理和最小费舍尔信息原理推导得到的非高斯概率

7、密度函数，给出了将一类概率密度函数应用在模拟电路参数型故障诊断上的具体方法。本文的主要内容为：首先，从线性系统的信息表示出发，基于噪声信息挖掘的思路，建立了模拟电路系统故障诊断动力模型。提出了一种联合测量方程和系统演进方程的故障诊断动力模型。该模型将模拟电路参数型故障问题，转换为线性系统自身扰动的估计问题并提出一种反向使用卡尔曼滤波器算法，实现对线性系统自身噪声的估计，即系统扰动估计，并使用香农熵测度实现了故障特征提取。实测证明，所提出的基于噪声信息挖掘的诊断方法有效克服了故障混叠问题，显著提升了故障区分能力

8、。其次，分析电子系统噪声特征及来源，深入探讨了导出高斯分布的最大熵原理和最小费舍尔信息方法。基于非广延统计力学基本量Tsallis熵，作为高斯分布I 摘要的推广，推导出了一组带参数的类高斯概率密度函数的显式形式。通过使用最大似然估计，推导出了该参数与测量次数之间的显式关系，理论上指出了，在测量仪器精度一定条件下，单纯增加测量次数，并不能无限制的获取关于被测量的精度信息。同时，理论上给出了在需求被测量