專(zhuān)利名稱(chēng)：采用統(tǒng)一空間特征的模擬電路遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及電子電路工程領(lǐng)域，涉及一種采用統(tǒng)一空間特征的模擬電 路遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在模擬電路中，故障可分為兩大類(lèi)一類(lèi)稱(chēng)為硬故障，指元件的開(kāi)路和短路失效故 障；另一類(lèi)稱(chēng)為軟故障，指元件的參數(shù)超出預(yù)定的容差范圍，軟故障往往未使設(shè)備完全失 效，例如，由于元件的老化、變質(zhì)或使用環(huán)境的變化等造成的元件參數(shù)變化。模擬系統(tǒng)的測(cè)試與診斷自60年代開(kāi)始研究以來(lái)，進(jìn)展一直比較緩慢，主要的原因 在于，模擬電路的輸入激勵(lì)和輸出響應(yīng)都是連續(xù)量，網(wǎng)絡(luò)中各元件的參數(shù)通常也是連續(xù)的， 即大多數(shù)故障情況屬于軟故障，所以模擬系統(tǒng)中的故障模型比較復(fù)雜，難以作簡(jiǎn)單的量化。 由于故障參數(shù)是連續(xù)的，因此，從理論上講，一個(gè)模擬元件可能具有無(wú)窮多個(gè)故障，所以測(cè) 試與診斷遠(yuǎn)比數(shù)字系統(tǒng)困難，因此，至今無(wú)論在理論上和方法上均未完全成熟，可付諸實(shí)用 的還比較少。在過(guò)去的幾年中，模擬電路的故障診斷從系統(tǒng)級(jí)、板塊級(jí)到芯片級(jí)進(jìn)行了許多的 研究，其中一種方法是，直接截取不同的測(cè)試點(diǎn)信號(hào)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)器的輸入，進(jìn)行故障 診斷，這種方法的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模通常非常龐大，網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時(shí)間很長(zhǎng)，難以達(dá)到實(shí)時(shí)的要求。另一 種方法為，采用小波變換作為信號(hào)的特征提取技術(shù)，由于小波系數(shù)本身的計(jì)算量很大，因 此，在沒(méi)有很好的算法的時(shí)候，這種方法對(duì)于實(shí)時(shí)環(huán)境同樣是不實(shí)用的。還有的采用故障字 典法，建立電路的直流或交流故障字典，但是，這種方法一般只適用于硬故障，對(duì)于軟故障 是無(wú)能為力的。隨著高速集成電路的發(fā)展及特大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電子設(shè)備越來(lái)越復(fù) 雜，機(jī)電系統(tǒng)及軍事設(shè)備電氣與電子子系統(tǒng)的維修和保養(yǎng)對(duì)測(cè)試儀器提出了新的挑 戰(zhàn)。但是，由于模擬電路元件參數(shù)的連續(xù)性和元件容差的存在，電路的空間特征需要 經(jīng)過(guò)很多次模擬才能得到，甚至不能得到。對(duì)于一個(gè)含有η個(gè)元件的電路，需要模擬
權(quán)利要求
1. 一種采用統(tǒng)一空間特征的模擬電路遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)，其特征在于，包括以下 步驟(1)測(cè)量各元件所有測(cè)量端口的轉(zhuǎn)移阻抗，獲得各故障元件的單故障空間特征、雙故障 空間特征和多故障空間特征，其中，雙故障空間特征和多故障空間特征由單故障空間特征 計(jì)算得到；對(duì)于一個(gè)含有η個(gè)元件的電路，只需要模擬η次，即得到該電路的單故障、雙故障 以及多故障的所有空間特征；(2)設(shè)計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)器，輸入神經(jīng)元的數(shù)目和空間特征的數(shù)目相等，輸出神經(jīng)元個(gè)數(shù)和故障模式數(shù)目相當(dāng)，隱層神經(jīng)元的個(gè)數(shù)h由公式++ 決定，其中，η為輸入端數(shù)目，m為輸出端數(shù)目；(3)對(duì)各故障空間特征進(jìn)行歸一化和中心化預(yù)處理，得到測(cè)前統(tǒng)一空間特征；(4)將歸一化和中心化預(yù)處理后的樣本作為其輸入樣本輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，利用遺傳算法 對(duì)該網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練誤差達(dá)到目標(biāo)誤差并穩(wěn)定時(shí)，訓(xùn)練結(jié)束，作為診斷用；(5)當(dāng)電路真正發(fā)生故障時(shí)，測(cè)出各測(cè)量端口的電壓，然后根據(jù)各測(cè)量端口的電壓，計(jì) 算各故障空間特征值；(6)將步驟(5)中的各故障空間特征值進(jìn)行預(yù)處理后，作為樣本向量輸入訓(xùn)練好的神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，則網(wǎng)絡(luò)的輸出就是電路故障元件的代碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用統(tǒng)一空間特征的模擬電路遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)，其特 征在于，所述步驟(1)中，通過(guò)各元件測(cè)量端口的轉(zhuǎn)移阻抗，得到單故障空間特征、雙故障 空間特征和多故障空間特征，其具體方法為①對(duì)含有η個(gè)元件和m個(gè)測(cè)量端口的電路，設(shè)第i個(gè)測(cè)量端口對(duì)故障元件χ的轉(zhuǎn)移阻抗為Zix，則故障元件χ的單故障空間特征為X,. = 、1/2Σ 2V J=1,(i = 1,2, . . .n)，該空間特征與故障的類(lèi)型和故障程度沒(méi)有關(guān)系，因此，不管該元件發(fā)生硬故障還是軟故障，其單故 障的空間特征都為^ci (i = 1,2,...η)；②當(dāng)電路發(fā)生雙故障時(shí)，設(shè)發(fā)生故障的元件χ和y對(duì)應(yīng)的單空間特征為Xx = [xxl,xx2,Z12f mν )=〗)λ1/2yZi Il X和IIIΣ」、1/2.2 jyν J=1 J，(i = 1,2,3),Χχ3]和 Xy = [Xyl，Xy2' Xy3]，其中，則雙故障的至間特征[a, b，c]為a — (xxlxy3_xx3xyl) / (xx3xy2_xx2xy3)， b — (xxlxy2_xx2xyl) / (xx2xy3_xx3xy2)， C — (χχ2Χγ1_Χχ1Χγ2) / (XxlXy3-Xx3Xy1)；③當(dāng)電路發(fā)生三故障時(shí)，設(shè)發(fā)生故障的元件P、q和r對(duì)應(yīng)的空間特征為Xp = [xpl,f m 2V/2Χρ2，Χρ3，Χρ4]、Xq — [Xql，Xq2，Xq3，Xq4^ 禾口 Xr — [Xrl，Xr2，Xr3'，其中， i 二 Ζφ I Σ，V J=1 JXqi ~ Ziq ‘litΣ:xl/2.2 V Jsl J，Xfi = Zir(mΣ:Jr\ J=1,(i = 1，2，3，4)，此時(shí)!11 = 4，則三故障的空間特征為[a，b，c，d]，空間特征各分量的計(jì)算表達(dá)式為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用統(tǒng)一空間特征的模擬電路遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)，其特 征在于，所述步驟(5)中，當(dāng)電路真正發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)測(cè)得的各測(cè)量端口的電壓，計(jì)算測(cè) 量的特征值的具體方法為f m V2①單故障時(shí)，測(cè)出各測(cè)量端口的電壓，計(jì)算
全文摘要
采用統(tǒng)一空間特征的模擬電路遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟測(cè)量各元件對(duì)測(cè)量端口的轉(zhuǎn)移阻抗；由單故障空間特征計(jì)算雙故障和多故障空間特征；設(shè)計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)器，兩個(gè)輸入端以及跟故障模式數(shù)目相當(dāng)?shù)妮敵龆藗€(gè)數(shù)，隱層神經(jīng)元的個(gè)數(shù)h由公式?jīng)Q定，其中n為輸入端數(shù)目，m為輸出端數(shù)目；故障空間特征，并對(duì)其進(jìn)行歸一化、中心化預(yù)處理；將計(jì)算好的故障空間特征作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入向量，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。本發(fā)明測(cè)前模擬次數(shù)少，對(duì)于一個(gè)含有n個(gè)元件的電路，只需要模擬n次即可得到電路的單故障、雙故障和多故障特征；特征參數(shù)的個(gè)數(shù)少，計(jì)算簡(jiǎn)單，適用于實(shí)時(shí)環(huán)境，可以用于單故障和多故障的同時(shí)識(shí)別。
文檔編號(hào)G06N3/08GK102129030SQ20101060870
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者何怡剛, 譚陽(yáng)紅 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙河野電氣科技有限公司