[發明專利]一種基于希爾伯特-黃變換的非線性模擬電路軟故障診斷方法

有效

• 申請號: 201210573834.2
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103064008A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 馬翔楠;徐正國;王文海;孫優賢;王力;肖海生;程崇峰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01R31/316
• 分類號: G01R31/316;G06N3/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

1.一種基于希爾伯特-黃變換的非線性模擬電路軟故障診斷方法，其特征在于，步驟如下：

（1）根據被測電路的靈敏度分析結果和元件發生故障的概率建立故障模式集合，給定電路各個元件的容差均為5%；

（2）激勵源作用于無故障的非線性模擬電路，提供激勵信號，對電路進行多次容差條件下的蒙特卡羅仿真分析，將每次蒙特卡羅分析的可及測試節點電壓信號做希爾伯特-黃變換，得到可及測試節點電壓信號的n階固有模態函數分量和希爾伯特邊際譜，求出n階固有模態函數分量的能量，記為ES_i，其中i=1,…,n，和希爾伯特邊際譜總能量，記為ES，并由ES_i和ES組成判別電路無故障的特征向量，作為BP神經網絡的訓練樣本；

（3）激勵源分別作用于各種故障模式下的非線性模擬電路，提供激勵信號，在考慮元件容差的條件下，分別對各種故障模式下的電路采集多次可及測試節點電壓信號，將每次采集的可及測試節點電壓信號做希爾伯特-黃變換，得到信號的n階固有模態函數分量和希爾伯特邊際譜，求出n階固有模態函數分量的能量，記為ES_j，j=1,…,n和希爾伯特邊際譜總能量，記為ES，并由ES_j和ES組成判別電路發生哪一類故障的特征向量，作為BP神經網絡的訓練樣本；

（4）將步驟（2）和（3）中的訓練樣本歸一化后作為輸入向量訓練BP神經網絡；訓練樣本的輸出向量確定方法為：設電路有K種故障模式，即模式1、模式2、…、模式j、…、模式K，網絡輸出向量為（y₁,y₂,…,y_j,…,y_K），若電路狀態處于模式j，則令y_j=1，其余為0，網絡輸出向量為（0,0,…,1,…,0）；

（5）測量待測電路的可及測試節點的電壓信號，經希爾伯特-黃變換后得到由n階固有模態函數分量的能量ES_m，m?=1,…,n和希爾伯特邊際譜總能量ES組成的特征向量，將特征向量歸一化后輸入步驟（4）中訓練好的BP神經網絡，神經網絡的輸出即可判定故障模式，完成了故障元件的定位。

2.根據權利要求1所述的基于希爾伯特-黃變換的非線性模擬電路軟故障診斷方法，其特征在于，待測電路的拓撲結構已知。

3.根據權利要求1所述的基于希爾伯特-黃變換的非線性模擬電路軟故障診斷方法，其特征在于，待測電路的輸出端為唯一的可及測試點。

4.根據權利要求1所述的基于希爾伯特-黃變換的非線性模擬電路軟故障診斷方法，其特征在于，給待測電路施加的激勵源為一個不少于三個頻率的多頻復合信號。

5.根據權利要求1所述的基于希爾伯特-黃變換的非線性模擬電路軟故障診斷方法，其特征在于，待測電路的各個元件的容差均為5%。

6.根據權利要求1所述的基于希爾伯特-黃變換的非線性模擬電路軟故障診斷方法，其特征在于：對待測電路進行靈敏度仿真分析，只考慮測試節點電壓靈敏度較高的元件發生故障的情況。

7.根據權利要求1所述的基于希爾伯特-黃變換的非線性模擬電路軟故障診斷方法，其特征在于，所述的軟故障情況為：元件參數漂移出標稱值的容差范圍，但不超過標稱值的±50%，假如元件的標稱值為????????????????????????????????????????????????，容差為5%，元件發生軟故障時的參數為，則

。

8.根據權利要求7所述的基于希爾伯特-黃變換的非線性模擬電路軟故障診斷方法，其特征在于，所述的軟故障只會引起電路性能發生退化，而不會引起電路發生功能性故障。