[發明專利]一種模擬電路健康預測方法

有效

• 申請號: 201610044805.5
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105699883B
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 袁莉芬;吳磊;何怡剛;張朝龍;孫業勝;陳鵬;羅帥;程珍;鄧芳明
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01R31/316
• 分類號: G01R31/316
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙) 43205
• 代理人: 黃美玲;寧星耀

1.一種模擬電路健康預測方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)采集電路容差、無故障模式下的測試樣本集：利用數據采集器獲取待測模擬電路容差、無故障模式F⁰下的M組電壓樣本向量其中為采集到的無故障模式F⁰的第i組樣本向量；

(2)計算電路容差、無故障模式F⁰下的M組電壓樣本向量的統計平均值

(3)計算電路容差、無故障模式F⁰下模擬電路測試樣本容差電壓增量信號集ΔV⁰：令則其中為第i個樣本的容差電壓增量信號；

(4)計算電路容差、無故障模式F⁰下的容差電壓增量信號的基頻能量熵

(5)計算無故障容差電壓增量信號的最大能量熵：其中max(·)代表取最大值；

(6)利用數據采集器采集電路待測時刻電壓信號v；

(7)計算電路待測時刻電壓增量信號△v：其中與步驟(2)中相同，即為無故障模式下的樣本向量統計平均值；

(8)計算電路待測時刻電壓增量信號△v的基頻能量熵H^T；

(9)計算待測電路健康指數HI：

(10)按如下規則判斷電路健康情況：

若HI≥1,則判為健康；

若HI＜1,則判為電路出現故障，需要維修。

2.根據權利要求1所述的模擬電路健康預測方法，其特征在于，所述步驟(4)和(8)中，基頻能量熵計算方法如下：

(a)將待處理信號賦給變量f，形成信號f：步驟(4)中，待處理信號為無故障模式F⁰下的容差電壓增量信號步驟(8)中，待處理信號為電路待測時刻電壓增量信號△v；

(b)確定信號f的基頻信號的個數N：

(b-1)計算信號f的傅立葉變換f(ω)，找出f(ω)的J個幅度局部最大值及其所對應的頻率點

(b-2)按照幅度遞減的規律重排及其所對應的頻率點即使L₁≥L₂≥…≥L_J；

(b-3)對數據集進行標準化處理：其中，

(b-4)設閾值若數據集中大于閾值Th的個數為M_th,則N＝M_th+1；

(c)采用經驗小波變換技術求取信號f的基頻信號f_n,n＝0,1,2，…N-1,N為信號f的基頻信號的個數；

(d)計算各基頻信號f_n的能量E_n：E_n＝<f_n,f_n>,n＝0,1,2,…N-1，其中<·>代表求內積運算；

(e)計算基頻信號f_n的能量概率密度p_n：

(f)計算信號f的能量熵H：

3.根據權利要求2所述的模擬電路健康預測方法，其特征在于，所述步驟(c)中，采用經驗小波變換技術求取信號f的基頻信號f_n,n＝0,1,2，…N-1的具體步驟為：

(c-1)對信號f的傅立葉變換f(ω)在頻帶[0,π]內的前N-1個局部幅度最大值所對應的頻率ω_n，n＝1,2,…,N-1按從小到大的順序排列，令ω₀＝0,ω_N＝π，則以ω_n，n＝0，1,2,…,N為邊界,將頻帶[0,π]分割成N個連續的頻譜段，第n個頻譜段表示為Λ_n＝[ω_n-1,ω_n],n＝1,2,…N，且有其中∪表示求“并”運算；

(c-2)對每個頻譜段邊界，以ω_n,n＝1,2,…,N-1為中心，劃分過渡帶區間(ω_n-τ_n,ω_n+τ_n),n＝1,2,…,N-1，則過渡帶的寬帶T_n＝2τ_n,n＝1,2,…,N-1，其中τ_n＝γω_n,n＝1,2,…,N-1,γ取實數區間上的任一常數,其中min(·)表示取最小值；

(c-3)確定經驗小波變換的經驗尺度函數和經驗小波函數

式中：β(x)＝x⁴(35-84x+70x²-20x³)；和為經驗尺度函數頻譜形式和經驗小波函數頻譜形式，即時域經驗尺度函數的傅里葉變換后的形式和經驗小波函數的傅里葉變換后的形式，此時ω為其頻率，|·|為絕對值；

(c-4)計算經驗小波變換系數：

計算n＝0時的經驗小波變換的近似系數

式中：f(ω)表示信號f的傅立葉變換，表示求橫線下面變量的復共軛，F^-1[·]表示求括號內信號的傅立葉逆變換；

(c-5)計算信號基波f_n(t)，n＝0，1,2,…,N-1：

式中符號“*”表示卷積，和ψ_n(t)分別為經驗尺度函數的時域形式和經驗小波函數的時域形式。