[發(fā)明專利]非線性模擬電路診斷激勵的退火遺傳優(yōu)化方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910073346.3
• 申請日: 2009-12-04
• 公開（公告）號: CN102087337A
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林海軍
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號: G01R31/316
• 分類號: G01R31/316;G06N3/12
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務(wù)所 23118
• 代理人: 陳曉光

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種非線性模擬電路的特征提取、模式識別和故障診斷技術(shù)，是一種故障診斷過程中測試激勵信號的優(yōu)化方法；具體涉及一種模擬退火方法和遺傳算法相結(jié)合的基于沃爾特拉Volterra頻域核的故障診斷的測試激勵信號優(yōu)化的方法。

背景技術(shù)：

由于模擬電路普遍存在的非線性及軟故障等難以診斷的特性，使得它的故障診斷理論和方法還很不完善，在一定程度上成為制約集成電路測試的瓶頸；雖然最近幾年此方面的研究不斷取得進(jìn)展，但是，系統(tǒng)分析建模、測試激勵的優(yōu)化及實(shí)用化等都有待進(jìn)一步研究。

故障字典法是最有實(shí)用價值的模擬電路故障診斷方法之一，其本質(zhì)是模式識別，構(gòu)造出能反映被測電路本質(zhì)的特征參數(shù)是診斷的關(guān)鍵；對于非線性模擬電路，可采用時域、頻域及瞬態(tài)響應(yīng)特性等不同的方法進(jìn)行描述，如沃爾特拉Volterra級數(shù)(核)和維納Wiener級數(shù)(核)描述法等；在故障字典法中，輸入激勵是一個決定故障診斷準(zhǔn)確性和效率的重要因素，激勵信號的參數(shù)選擇決定了各故障狀態(tài)特征差異的大小，差異大則便于分辨各種故障狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供一種測試激勵信號的優(yōu)化方法，針對現(xiàn)有優(yōu)化方法的不足，實(shí)現(xiàn)用較少的時間獲得較理想的激勵信號參數(shù)，從而提高診斷的準(zhǔn)確性和效率。

上述發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

非線性模擬電路診斷激勵的退火遺傳優(yōu)化方法，(1)首先確定被測非線性模擬電路的正常工作狀態(tài)和各種故障狀態(tài)；

(2)向處于所述的各狀態(tài)的被測非線性模擬電路施加多頻激勵信號，同時對輸入、輸出信號進(jìn)行測量，得到采樣數(shù)據(jù)序列，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理得到被測電路的各故障狀態(tài)下對應(yīng)的前n階沃爾特拉Volterra頻域核；

(3)所述的把測試激勵信號的參數(shù)選擇作為優(yōu)化問題，以某一激勵信號下各種故障狀態(tài)的響應(yīng)的集總歐氏距離作為對該信號的評價函數(shù)，將模擬退火算法和遺傳算法兩者有機(jī)地結(jié)合，用退火遺傳優(yōu)化方法進(jìn)行測試激勵信號的優(yōu)化，最終由尋優(yōu)結(jié)果得到優(yōu)化了的激勵信號參數(shù)。

所述的非線性模擬電路診斷激勵的退火遺傳優(yōu)化方法，所述的步驟(1)中，確定被測非線性模擬電路的m種狀態(tài)，并進(jìn)行編號，其中包括：

(a)確定被測非線性模擬電路全部元器件為標(biāo)稱參數(shù)的情況為正常狀態(tài)；

(b)確定被測非線性模擬電路中的元件的實(shí)際值偏大、偏小等軟故障狀態(tài)；

(c)確定被測非線性模擬電路中的元件的短路和斷路等硬故障狀態(tài)；

(d)對上述的各種狀態(tài)進(jìn)行編號，分別為1，2，...，m，其中，m為自然數(shù)。

所述的非線性模擬電路診斷激勵的退火遺傳優(yōu)化方法，步驟(2)中，各故障狀態(tài)的前n階沃爾特拉Volterra頻域核通過下述步驟求得：

(a)使被測非線性模擬電路處于故障狀態(tài)1；

(b)對上述電路施加多頻信號作為輸入信號，并同時對輸入、輸出信號進(jìn)行測量，得到采樣序列數(shù)據(jù)，并利用求多維傅里葉變換得到前n階沃爾特拉Volterra頻域核k₁₀，k₁₁，k₁₂，k₁₃...k_1n；

(c)依次使被測非線性模擬電路處于故障狀態(tài)2，3，...m，重復(fù)步驟(b)，得到各種狀態(tài)的沃爾特拉Volterra頻域核k_i0，k_i1，k_i2，k_i3...k_in，其中，i＝1，2，3，...m。

所述的非線性模擬電路診斷激勵的退火遺傳優(yōu)化方法，步驟(3)中，優(yōu)化測試激勵信號按如下方法進(jìn)行：

(a)優(yōu)化過程初始化；確定溫度范圍，且置初始溫度T₀為較高值；隨機(jī)產(chǎn)生個體數(shù)為M的初始群體的初始狀態(tài)x(i)；確定適當(dāng)?shù)耐嘶鸩呗裕淮_定群體的適應(yīng)度函數(shù)計算方法；遺傳的最大世代數(shù)和群體穩(wěn)定閾值以及交叉和變異率的初始參數(shù)p_chp_clp_mhp_ml；

(b)對整個群體進(jìn)行擾動更新；設(shè)Δx為很小的均勻分布的隨機(jī)擾動，計算新狀態(tài)函數(shù)x′(i)＝x(i)+Δx(i)；計算原狀態(tài)適應(yīng)度函數(shù)與新狀態(tài)的適應(yīng)度函數(shù)的差ΔJ(i)＝J′(i)-J(i)，其中i表示群體中的某個個體；