基于遗传算法的数模混合电路故障诊断

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1、理论与方法己口口日年日月一‘“，．，

2、。势掣礴．㈣黼黼黝黼黼黼黼黼黼黼黼第己7卷第日期基于遗传算法的数模混合电路故障诊断沈剑1吴进华2王连生3肖支才2(1．海军航空工程学院研究生管理大队烟台264001；2．海军航空工程学院控制工程系烟台264001；3．海军航空工程学院新装备中心烟台264001)摘要：本文针对数模混合电路故障诊断特点，采用Multisim仿真向电路注入故障模式，提出采用遗传算法进行故障诊断的方法。在对遗传算法的基本原理和步骤进行介绍的基础上，运用一种改进的遗传算法对具体电路进行了故障诊断，算法实例证明了该方法的有效性。关键词：

3、故障诊断；数模混合电路；遗传算法；Multisim仿真中图分类号：TN702文献标识码：AFaultdiagnosisofdigital—analoghybridcircuitsbased0ngeneticalgorithmShenJianlWuJinhua2WangLianshe耐XiaoZhicai2(1．GraduateStudents’Brigade，NavalAeronauticalEI培ineerillgInstitute，Yantai264001；2．DepartmentofC0ntr01Engineering，NavalA七m眦u

4、ticalEngineering1nStitute，Yalltai264001；3．MilitaryRepresentatives()ffice，NavalAeronauticalE119ineeringInstitute，Yantai264001)Abstract：Themethodoffaultdiagnosisfordigital—analoghybridcircuitbasedongeneticalgorithmisproposedinthispa—per．Thefaultmodesofthecircuitaresimulatedusin

5、gMultisimsoftware，theprincipleandstepsarepresentedtherLFi—nally，akindofimprovedgeneticalgorithisusedtoidentifythefaultmodesinthedigital．analoghybridcircuit，there—sultsofsimulationisalsogiverLKeywords：faultdiagnosis；digital—aIlaloghybridcircuit；geneticalgorithm；Multisimsimulat

6、ion0引言数模混合电路的故障诊断较为复杂，由各测试点测量值构成的故障模式中既有模拟量也有数字量，而且数字测试点较多，采用故障字典法难以有效快速地解决问题。本文结合具体电路的Multisim虚拟仿真测试，采用遗传算法进行故障模式识别，从故障数据库中寻找与实际得到的故障数据相匹配的模式，能够减少采用故障字典法进行诊断的工作量，在一定程度上解决了数模混合电路故障诊断困难的问题。1遗传算法基本原理遗传算法将问题的求解表示成“染色体”，从而构成一群“染色体”。将它们置于问题的“环境”中，根据适者生存的原则，从中选择出适应环境的“染色体”进行复制，通过交换

7、、变异两种基因操作产生出新的一代更适应环境的“染色体”群，这样一代代地不断进化，最后收敛到一个最适合环境的个体上求得问题的最优解。1．1编码方式遗传算法主要是通过遗传操作对群体中具有某种结构形式的个体进行结构重组处理，以不断地逐渐逼近最优解。将问题空间的参数转换成遗传空间的由基因按一定结构组成的染色体或个体的操作就叫做编码。遗传算法的编码方式主要分为2类：二进制编码和实数编码。单二进制编码易引起精度和效率的冲突。为得到高精度的最优解，个体的二进制编码串需要保持相当的长度，从而造成了计算量迅速增加；要保证计算效率，又不得不缩短编码长度，可能造成解的

8、精度受限。本文采用的是二进制编码方式。1．2群体设定遗传算法中的初始群体中的个体是随机产生的，群体规模的确定受选择操作的影响很大。群体规模越大，群体作者简介：沈剑(1981一)，硕士，控制工程与控制理论专业，主要研究方向为飞行器控制系统自动检测。一6一中国科技核心期刊譬g誓5磊期一鹣麓理论与方法第己7卷第B期—豳_—豳豳瞄嬲黼黼嘲黼黼黼鳓㈣㈣粼㈣鹣麓埋化与力)太中个体的多样性越高，算法陷入局部解的危险就越小，所以从群体多样性出发，群体规模应较大。但群体规模太大会增加计算量，从而影响算法效能；同时群体中个体太多时，少量适应度很高的个体会被选择而生存

9、下来，但大多数个体被淘汰，这会影响配对库的形成，从而影响交叉操作。另一方面，群体规模太小，会使遗传算法的搜索空间中分布范围有限，因而搜索