[發明專利]一種新穎的模擬電路早期故障診斷方法

在審

• 申請號: 201410460742.2
• 申請日: 2014-09-11
• 公開（公告）號: CN104198924A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 何怡剛;張朝龍;佐磊;尹柏強;袁莉芬;李兵
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01R31/316
• 分類號: G01R31/316;G06F19/00
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 黃美玲;寧星耀

1.一種新穎的模擬電路早期故障診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）采集模擬電路的時域響應信號，采集到的時域響應信號為所述模擬電路的輸出電壓信號；

（2）對采集的電壓信號進行小波變換；

（3）對原始信號模式和小波子模式進行分形分析，生成各模式小波分形維；

（4）將所述小波分形維所構成的候選特征向量數據進行核熵成分分析，獲得低維的特征矢量數據；

（5）構建最小二乘支持向量機多類分類器，其中用于區分發生重疊的早期故障類別的最小二乘支持向量機的懲罰因子和寬度因子應用量子粒子群算法優化選擇；

（6）將低維的特征矢量數據送入最小二乘支持向量機多類分類器，輸出早期故障診斷結果。

2.根據權利要求1所述的新穎的模擬電路早期故障診斷方法，其特征在于，在所述步驟（1）中，被測模擬電路輸入端采用脈沖激勵，輸出端采樣電壓信號。

3.根據權利要求1所述的新穎的模擬電路早期故障診斷方法，其特征在于，在所述步驟（2）中，對采樣的得到的電壓輸出信號進行Haar小波變換。

4.根據權利要求1所述的新穎的模擬電路早期故障診斷方法，其特征在于，在所述步驟（3）中，分形分析中分形維FD的計算公式為：

，

其中TL為信號波形曲線的總長度；md為信號點序列的第一個點s₁與其他點s_i的最大歐幾里德距離，即為d=max(dist(s₁,s_i))；a為信號點序列相繼兩個點之間的平均距離；M為信號波形步長的數目，其中M=TL/a。

5.根據權利要求1所述的新穎的模擬電路早期故障診斷方法，其特征在于，在所述的步驟（4）中，核熵成分分析的工作原理是，將原始數據空間投影到高維特征空間，對核矩陣進行特征分解，選取對瑞利熵估計貢獻最大的特征向量作為新的數據空間，降低數據的特征向量的維數，并構成新的低維數據。

6.根據權利要求1所述的新穎的模擬電路早期故障診斷方法，其特征在于，在所述步驟（5）中，最小二乘支持向量機多類分類器為基于最小二乘支持向量機的早期故障診斷模型；

LSSVM多類分類器是基于二叉樹的LSSVM多類分類器，其中二叉樹的構建步驟為：先將所有類別分成兩個子類，再將子類進一步劃分成兩個次級子類，如此循環下去，直到所有的節點都只包含一個單獨的類別為止；此節點也是二叉樹中的葉子，該方法將原有的多類問題同樣分解成了一系列的兩類分類問題，并且只需構造k-1個LSSVM?分類器，其中k為早期故障類別的總數；

最小二乘支持向量機的懲罰因子和寬度因子應用量子粒子群算法優化選擇的步驟為：

（1）初始化量子粒子群算法，包括粒子的位置和迭代尋優范圍，壓縮擴張因子和迭代次數，其中需要優化的懲罰因子與寬度因子被映射為粒子的二維位置；

（2）計算群體中每個粒子的適應度，得出每一個粒子的個體最優位置和群體的全局最優位置；

（3）計算所有粒子的個體最優位置的平均點；

（4）對群體中每個粒子進行位置的更新；

（5）重復（2）—（4）直至迭代結束，輸出結果。

7.根據權利要求1所述的新穎的模擬電路早期故障診斷方法，其特征在于，在所述的步驟（6）中，模擬電路早期故障的定義為當元件的參數值偏離標稱值25%時，該元件發生早期故障。

8.根據權利要求6所述的新穎的模擬電路早期故障診斷方法，其特征在于，量子粒子群算法按照下述公式進行迭代尋優

?，????????????

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式中，N為種群的規模；u和s是[0,1]之間均勻分布的隨機數；nbest是所有粒子的個體最優位置的平均點；P_i是粒子i個體最優位置；P_g是全局最優位置；X_i(t+1)是粒子i在第t+1次迭代中獲得的位置；t是當前的迭代次數；a為壓縮擴張因子。