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《湖南大学》 2009年
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基于遗传算法、小波与神经网络的模拟电路故障诊断方法

刘美容  
【摘要】: 模拟电路故障诊断理论和方法的研究是目前研究的一项热门课题。随着现代化电子技术的飞速发展,网络规模和结构日趋功能化和模块化,研究如何运用现代诊断技术从大规模容差电路中准确地诊断出存在故障的子电路和元件,成为实际工程迫切需要解决的课题,也是模拟电路故障诊断理论和方法走向实际应用的关键步骤。小波理论的出现和发展,神经网络理论和方法的日益成熟,利用小波进行故障信号的分析和处理以及用神经网络来进行故障诊断,已成为热门的研究课题,大量的研究成果表明,它们为模拟电路的故障诊断提供了新的途径。本文以遗传算法、小波分析、数据融合和神经网络等理论为基础,深入研究了基于遗传小波神经网络的模拟电路故障诊断方法,并介绍了作者的研究成果“基于DSP、神经网络和专家系统的混合信号电路与机电系统测试仪”的软硬件设计及实现。本文的创新点主要体现在以下几个方面: (1)对模拟电路故障诊断的神经网络方法进行了研究。在分析和阐述神经网络诊断模拟电路故障的系统结构和原理的基础上,研究了BP网络诊断模拟电路故障的方法。针对BP网络易收敛于“局部最小值”这一缺陷,提出了BP网络的改进模型,并把优化后的BP网络用于模拟电路故障诊断。并在此基础上提出了基于神经网络的大规模模拟电路故障诊断的撕裂法和交叉撕裂搜索法。 (2)针对现有神经网络诊断方法的缺陷,提出了一种基于数据融合D-S证据理论的神经网络模拟电路故障诊断方法。该方法利用多源信息间的冗余性与互补性和D-S证据理论对不确定信息融合的鲁棒性,有机集成并应用BP网络优良的分类能力,提高了电路的可测性和诊断方法的准确性与适用性,且该方法对电路的拓扑结构要求相对较低,测后计算量很小。 (3)对小波神经网络的模拟电路故障诊断方法进行了研究。根据小波变换的基本原理,构造小波神经网络。该方法分两种情况,一种是利用小波具有良好时频局部特性,将小波作为模拟电路故障信号的预处理器,并将处理后的特征信号作为神经网络的输入样本进行训练,从而对模拟电路进行故障诊断,识别各种故障类型;另一种是用小波基函数代替传统BP网络中的激励函数构造BP小波神经网络,然后用它来诊断模拟电路的故障。 (4)对遗传小波神经网络的模拟电路故障诊断方法进行了研究。基于传统神经网络的模拟电路故障诊断方法普遍存在网络收敛慢、易限于局部最优等缺陷。本文提出了一种遗传小波神经网络对模拟电路故障诊断的新方法。与传统的普通神经网络相比较,这种方法给出的遗传小波神经网络的学习既包括网络权值的修正,也包括神经网络其它一些参数的调整。这种方法对模拟电路的故障诊断的准确率有了进一步的提高,而且诊断时间也进一步缩短。实例测试证明这种方法是有效的。 (5)对混合信号电路与机电系统测试仪进行了研发。研究了混合信号电路与系统测试仪的测试原理,硬件结构,软件实现,并介绍了混合信号电路与系统测试仪中DSP和PC机的通信设计。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TN710

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 蒋永华;旋转机械非平稳信号微弱特征提取方法研究[D];重庆大学;2010年
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1 马稳;基于支持向量机的模拟电路故障诊断研究[D];大连理工大学;2010年
2 鹿婷婷;基于MAS的故障诊断系统自适应模型与协作机制研究[D];太原理工大学;2011年
3 王乐;粒子群算法优化的小波神经网络在目标跟踪中的应用[D];太原理工大学;2011年
4 杨林;导弹电气系统故障仿真和样本采集平台研制[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 秦新红;基于小波包分析神经网络的模拟电路故障诊断方法研究[D];中北大学;2012年
6 李凤鸣;基于小波神经网络的柴油机燃油系统故障诊断的设计与实现[D];山东大学;2010年
7 姚俊华;模拟电路软故障诊断方法的研究[D];电子科技大学;2010年
8 卢邹颖;基于车流量预测的非正常拥堵检测方法的研究[D];南京信息工程大学;2012年
9 尹飞;基于神经网络技术和遗传算法的注塑成型工艺优化方法研究[D];武汉理工大学;2012年
10 矫健;基于微粒群粗糙集的暴力犯罪特征分析研究[D];大连海事大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 翁兴中;蔡良才;;基于神经网络理论的机场沥青道面状况评定[J];四川建筑科学研究;2010年01期
9 王全凤;郑浩;;基于径向基函数神经网络的高层建筑结构选型[J];四川建筑科学研究;2010年05期
10 房荣波,魏元,杨海峰;转炉钢水出钢温度的预测[J];鞍钢技术;2002年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨为民;李龙澍;;基于GIT的信息融合在农业信息中的应用[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
2 陈粟宋;肖文平;;边界扫描技术在复杂电路缺陷检测中的应用[A];2008中国电子制造技术论坛论文集[C];2008年
3 李枚毅;游维;蔡自兴;;多样度和适应度引导的遗传算法操作概率计算研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 张志华;王莉;刘洪;;最大化网络广告收入的投放决策[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 张佑春;王平;张公永;;基于D-S证据理论和神经网络的信息融合方法及应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 王树彬;黄鹤;韩笑冬;王执铨;;一种基于细化故障的容错控制设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 慕香永;裴润;刘志林;王经甫;;基于小波分析的船舶舵机加载系统多余力研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 吴坚;陈宁;;基于SARBF神经网络拟合的交通流量残缺信息修补方法研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 李耀军;潘泉;杨峰;李军伟;朱英;;基于多源信息融合的无人机感知与规避研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 王新;马庆林;;一种新型的基本概率分配函数获取方法及其应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张杏莉;几何约束求解关键问题研究[D];山东科技大学;2010年
2 樊建聪;分布估计学习算法研究[D];山东科技大学;2010年
3 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 孟凡彬;基于随机集理论的多目标跟踪技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 曹宇;利用遗传算法对声障板优化设计的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 汤春瑞;水下目标声图像多分辨率分析及识别研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 王咏胜;复数轮廓波变换的构造、扩展及其图像处理应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 姜延吉;多传感器数据融合关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 时长江;豆科类杂草种子图像识别系统研究[D];中国海洋大学;2009年
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1 展慧;基于多源信息融合技术的板栗分级检测方法研究[D];华中农业大学;2010年
2 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
3 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
4 谌业滨;无线传感器网络自身健康状态融合机制研究[D];南昌航空大学;2010年
5 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
6 杨焱麟;基于小波变换理论与比值分析法的变压器励磁涌流识别的研究[D];山东科技大学;2010年
7 焉杰;多传感器时滞系统信息融合及其仿真[D];山东科技大学;2010年
8 张明军;基于小波包最优树的图像融合技术研究[D];山东科技大学;2010年
9 陈林;基于GIS的流域水文数据的时空分析[D];山东科技大学;2010年
10 张永宾;居住区景观设计方案评价方法初探[D];中南林业科技大学;2009年
【同被引文献】
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1 周伟良,何鲲,曹先彬,程慧霞;基于一种免疫遗传算法的BP网络设计[J];安徽大学学报(自然科学版);1999年01期
2 刘贵喜,扬万海,谢仕聘;光纤电流传感器微弱信号检测技术[J];半导体光电;1998年02期
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4 张屹;魏学业;蒋海峰;;模拟电路故障诊断中故障重分类方法的研究[J];北京交通大学学报;2006年02期
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7 杜修力;何立志;侯伟;;基于经验模态分解(EMD)的小波阈值除噪方法[J];北京工业大学学报;2007年03期
8 万捷;;模拟电路故障诊断的发展现状与展望[J];北京劳动保障职业学院学报;2007年04期
9 陈益;李书;;改进的小波阈值消噪法应用于超声信号处理[J];北京航空航天大学学报;2006年04期
10 徐科,徐金梧,杨大雷;小波变换在信号滤波中的应用[J];北京科技大学学报;1997年04期
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1 陈霄;DNA遗传算法及应用研究[D];浙江大学;2010年
2 刘衍民;粒子群算法的研究及应用[D];山东师范大学;2011年
3 程方晓;基于自适应保持多样性遗传算法的汽车动力传动系多目标优化[D];吉林大学;2011年
4 李永红;广义小波神经网络实现雷达相关滤波的研究[D];大连海事大学;2000年
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6 刘春太;基于数值模拟的注塑成型工艺优化和制品性能研究[D];郑州大学;2003年
7 张文宇;基于数据挖掘的智能决策研究[D];西北工业大学;2003年
8 赵冲冲;基于支持向量机的旋转机械故障诊断[D];西北工业大学;2003年
9 王利霞;基于数值模拟的注塑成型工艺优化及制品质量控制研究[D];郑州大学;2003年
10 王承;基于神经网络的模拟电路故障诊断方法研究[D];电子科技大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姜成玉;基于支持向量机的时间序列预测[D];辽宁师范大学;2010年
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3 刘敏;基于统计方法的交通事件检测[D];武汉理工大学;2010年
4 梁蒙;基于粗糙集的属性约简算法研究[D];河南大学;2011年
5 段飞飞;基于信息融合的高速公路交通事件自动检测算法研究[D];长安大学;2011年
6 张昉昀;注塑成型的数值模拟及翘曲变形优化[D];华南理工大学;2011年
7 王媛媛;基于BP神经网络的混沌时间序列预测方法研究[D];河北经贸大学;2011年
8 吕琼帅;BP神经网络的优化与研究[D];郑州大学;2011年
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10 吴丹青;一种小波变换的计算机实现方法[D];浙江大学;2004年
【二级引证文献】
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1 郭晶亮;基于支持向量机的柴油机故障诊断系统研究[D];武汉理工大学;2011年
2 刘兰辉;基于瞬时转速的汽车发动机动力性能与工作均匀性的故障诊断研究[D];山东大学;2011年
3 吴明岩;基于信息融合的模拟电路故障诊断研究[D];大连理工大学;2011年
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5 吕鹏;有色噪声的特征提取及其在电动机故障诊断中的应用[D];陕西科技大学;2012年
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7 唐富强;经验模式分解在机车柴油机齿轮系故障诊断中的应用研究[D];北京交通大学;2012年
8 杨鑫;列车转向架轴承服役过程监测与故障诊断系统研究[D];北京交通大学;2012年
【二级参考文献】
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8 孙义闯;;模拟电路的K故障定值和可测性设计[J];电子测量与仪器学报;1988年03期
9 罗先觉;一种基于灵敏度分析的模拟电路子网络级诊断算法[J];电子测量与仪器学报;1996年01期
10 何怡刚,罗先觉,邱关源;基于神经网络的线性电路故障诊断非线性L1范数优化方法[J];电子测量与仪器学报;1998年01期
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1 周明;基于模式识别原理的模拟电路故障诊断神经网络方法[D];湖南大学;2001年
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1 韦忠善;王力虎;;一种基于小波-神经网络的模拟电路故障诊断方法[J];现代电子技术;2008年05期
2 刘美容;何怡刚;方葛丰;尹新;齐绍忠;;遗传小波神经网络在模拟电路故障诊断中的应用[J];湖南大学学报(自然科学版);2009年03期
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1 刘美容;何怡刚;朱彦卿;王玺;;小波及BPNN在非线性模拟电路故障诊断中的应用[A];第四届中国测试学术会议论文集[C];2006年
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9 米东;靳英卫;王云峰;徐章遂;王瑾;;基于信息神经网络的发动机故障诊断方法[A];2001年中国智能自动化会议论文集(下册)[C];2001年
10 刘佳;师硕;李锡杰;王旭;;语音信号的分析方法和应用[A];第八届全国人机语音通讯学术会议论文集[C];2005年
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3 健康时报特约记者  张献怀;干细胞移植:修复受损的神经网络[N];健康时报;2006年
4 邹丽梅 陈耀群;江苏科大神经网络应用研究通过鉴定[N];中国船舶报;2006年
5 记者 孙刚;“神经网络”:打开复杂工艺“黑箱”[N];解放日报;2007年
6 吴玉田殷学平;中药质量控制又添新武器——小波变换近红外光谱分析系统[N];中国医药报;2004年
7 本报首席记者 任荃 实习生 史博臻;轨交“神经网络”触动创新神经[N];文汇报;2011年
8 计算机世界实验室 韩勖;当布线系统遭遇神经网络[N];计算机世界;2009年
9 许同和 徐德池;C4系统简介[N];解放军报;2005年
10 曹建兵 李祖兵 特约记者 何天进 本报记者 于莘明;给导弹植入“神经网络”[N];科技日报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王承;基于神经网络的模拟电路故障诊断方法研究[D];电子科技大学;2005年
2 刘美容;基于遗传算法、小波与神经网络的模拟电路故障诊断方法[D];湖南大学;2009年
3 栾圣罡;基于气路参数样本的航空发动机状态监视方法与系统研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
4 肖乾;多传感器组合导航系统信息融合技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
5 朱大奇;航空电子设备故障诊断技术研究[D];南京航空航天大学;2002年
6 王志鹏;基于信息融合技术的故障诊断方法的研究及应用[D];大连理工大学;2001年
7 王希;电解加工间隙智能监控方法研究[D];南京航空航天大学;2006年
8 孙斌;基于小波和混沌理论的气液两相流流型智能识别方法[D];华北电力大学(河北);2005年
9 林立新;SS7E电力机车电气系统的故障诊断技术研究[D];中南大学;2008年
10 章文军;小波变换和神经网络在化学中的应用[D];中国科学院研究生院(长春应用化学研究所);2001年
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1 彭志凌;基于信息融合的齿轮箱故障诊断技术研究[D];中北大学;2006年
2 金志贤;水下机器人推进器故障诊断技术研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
3 王欣;基于神经网络的模拟电路故障诊断方法研究与实现[D];西安电子科技大学;2007年
4 汪莉;基于ECG信号的身份识别技术研究[D];山东大学;2005年
5 陈琛;基于人工神经网络的变压器故障诊断研究[D];华北电力大学(河北);2005年
6 杨晶晶;基于肌电信号的人体上肢动作辨识与轨迹预测方法研究[D];天津大学;2006年
7 刘建立;基于小波分析和BP神经网络的织物疵点识别[D];苏州大学;2007年
8 顾勤林;汽车电控系统在线故障诊断方法的研究[D];合肥工业大学;2005年
9 陈俊芬;基于Choquet模糊积分的多神经网络融合模型[D];河北大学;2005年
10 马树华;模糊积分及其在多分类问题中的应用[D];河北大学;2005年
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