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《电子科技大学》 2007年
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基于Volterra级数和神经网络的非线性电路故障诊断研究

殷时蓉  
【摘要】: 随着电子技术的飞速发展,非线性模拟电路在工程上广泛应用。但是,测试和故障诊断问题一直是生产和使用这些非线性模拟电路的瓶颈。由于元件的非线性,不存在一种普遍适用的非线性电路模型,缺乏通用的非线性电路仿真程序,导致电路的故障特性无统一的分析计算方法。非线性系统的Volterra级数核是系统的本质特征,基于Volterra级数的非线性系统分析和系统辨识已经引起了国际学术界的重视。神经网络具有较强的模式识别和非线性函数逼近能力。因此,本文针对非线性电路的特点,利用Volterra级数和神经网络等理论系统的研究了非线性模拟电路自动故障诊断系统结构,故障特征的提取方法和测试激励信号参数优化方法。作者主要做了如下几个方面的工作: 1.基于神经网络的模拟电路故障诊断系统 研究了基于神经网络的模拟电路故障诊断系统的结构,包括特征提取,神经网络训练样本的形成、结构确定和学习算法。 2.频域法非线性模拟电路故障特征提取 ①基于非线性模拟电路频率响应的故障诊断。本文首先利用Volterra级数分析非线性模拟电路的频率响应,然后研究了如何从频率响应提取故障特征。频率响应法诊断故障的关键是激励信号的频率设计。本文提出了两种激励信号设计方法,一种方法是以尽量少的谐波信号获得尽量大的故障特征向量的方法设计激励信号;另一种方法是把激励信号的设计当作一个优化问题,即用Volterra级数建立非线性模拟电路的数学模型,然后用遗传算法搜索使故障电路和无故障电路响应区别最大的激励信号的方法。在用Volterra级数建模的过程中,Volterra核的测量是关键,因此,本文还研究了Volterra级数显著阶的确定和Volterra核的测量。 ②基于非线性模拟电路的Volterra频域核的故障特征提取方法。非线性模拟电路的Volterra频域核不依赖于系统的输入,完全反映了系统的本质特性。因此本文提出用非线性模拟电路的Volterra频域核作故障特征进行故障诊断,并提出一种直接利用电路的频率响应快速测量Volterra频域核的方法,测量精度高。 3.瞬态响应法非线性模拟电路故障特征提取 ①研究了应用小波分析从电路的瞬态响应中提取电路故障特征的方法。应用小波多分辨分析从电路的瞬态响应中提取故障电路和无故障电路的特征,作为神经网络的输入,对故障类别进行辨识,该方法减少了神经网络的输入数目,简化了结构和减少了训练时间,提高了故障辨识能力。本文分析了各种小波函数对故障诊断率的影响,并提出一种利用总体类间离散度的方法选择诊断效率最高的小波的方法。 ②研究了瞬态测试故障诊断的激励信号的优化。本文提出用反馈神经网络建立动态非线性模拟电路的数学模型,然后用遗传算法搜索激励信号的最佳参数的方法,以提高故障识别率。 通过对举例电路的仿真表明,利用所提出的方法,能较好地分析非线性模拟电路的故障响应,较准确地完成非线性模拟电路的故障诊断,并且具有良好的可行性。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TM132

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 李剑;韩海涛;;非线性系统Volterra级数最高显著阶的确定[J];四川兵工学报;2012年01期
2 韩海涛;马红光;韩琨;郑耿乐;;关于Volterra频域核辨识的多音激励信号设计[J];工程设计学报;2012年02期
3 李飞;韩海涛;郑耿乐;;基于输出频谱和支持向量机的模拟电路故障诊断方法[J];电子设计工程;2011年14期
4 韩海涛;马红光;曹建福;张家良;;多输入多输出非线性系统Volterra频域核的非参数辨识方法[J];西安交通大学学报;2012年10期
5 韩海涛;马红光;于宁宇;张家良;;基于多音激励的Volterra频域核非参数辨识方法[J];西南交通大学学报;2013年02期
6 朱晓兵;陈圣俭;陈泳宇;;动态模拟电路故障特征提取方法研究[J];微型机与应用;2013年16期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 肖迎群;基于脊波神经网络的模拟电路故障诊断研究[D];湖南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 康辉;基于小波神经网络的模拟电路故障诊断技术研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
2 黄偲;非线性动态电路的频率迭代法[D];中山大学;2011年
3 吴俊丽;基于多源信息融合的模拟电路故障诊断[D];湖南大学;2010年
4 胡志华;基于RFID系统的数据传输与通信安全研究[D];湖南大学;2010年
5 胡泽钢;基于MLSE均衡器结构的光纤通信中的色散电子补偿[D];华中科技大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙义闯;模拟电路故障诊断理论和方法综述[J];大连海运学院学报;1989年04期
2 朱大奇,于盛林;电子电路故障诊断的神经网络数据融合算法[J];东南大学学报(自然科学版);2001年06期
3 周应权,闵应骅;基于连续校验和的模拟检错电路硬件开销的优化[J];电子学报;1997年02期
4 张志涌,杨祖樱;G参数诊断准则的理性分析[J];电子学报;1997年07期
5 陈圣俭,洪炳熔,王月芳,石志勇,黄允华;可诊断容差模拟电路软故障的新故障字典法[J];电子学报;2000年02期
6 孔祥玉,韩崇昭,魏瑞轩,马红光;一种全解耦的RLS自适应Volterra滤波器[J];电子学报;2004年04期
7 黄东泉,蔡金锭;子网络级故障诊断中的误区分析[J];电子学报;1995年08期
8 孙秀斌,陈光(?),谢永乐;模拟集成电路的测试节点选择[J];电子与信息学报;2004年04期
9 郑致刚;王士星;张帆;;基于小波神经网络的模拟电路故障诊断[J];海军航空工程学院学报;2006年01期
10 殷时蓉;陈光;谢永乐;;基于遗传算法的模拟电路故障诊断激励优化[J];测控技术;2007年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 余丙荣;周明龙;李玲纯;;基于遗传算法的WANN的汽车发动机故障诊断分析[J];安徽工程大学学报;2011年01期
2 谢涛;何怡刚;侯玉宝;朱彦卿;;模拟数字电路故障诊断新方法[J];半导体技术;2007年07期
3 李纪敏;尚朝轩;孟宪国;傅勇鹏;;基于伪随机信号的模拟电路软故障定位方法[J];半导体技术;2009年01期
4 谢永乐;李西峰;;模拟集成电路参数型故障定位方法[J];半导体学报;2008年03期
5 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
6 左磊;侯立刚;高大明;彭晓宏;吴武臣;;基于粒子群-小波神经网络的模拟电路故障诊断[J];北京工业大学学报;2010年03期
7 秦福星;卜乐平;杨宣访;;模拟电路故障诊断新方法探讨与展望[J];船电技术;2009年04期
8 余永辉;张兢;邓泽霞;王伟;;基于小波神经网络的容差模拟电路故障诊断方法[J];重庆工学院学报(自然科学版);2009年04期
9 赵鹏;王友仁;崔江;罗慧;;基于敏感度因子与故障隔离度的模拟电路测点选择[J];传感器与微系统;2010年06期
10 吴俊丽;彭敏放;王嘉家;王佩丽;;基于异类信息融合的模拟电路故障诊断方法[J];传感器与微系统;2010年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 苏刚;王玲玲;徐永生;王秀丽;;基于OIF-Elman网络的燃气日负荷预测[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 苏刚;龚威;潘雷;高瑞;王贝贝;;基于OIF-Elman网络的光伏电源最大功率点跟踪方法研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 苏刚;王玲玲;徐永生;;基于改进Elman网络的燃气负荷预测[A];第十七届全国过路控制会议论文集[C];2006年
4 殷时蓉;陈光(礻禹);谢永乐;;基于Volterra频域核的非线性模拟电路故障诊断[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
5 钱征;孙亮;阮晓钢;;一种基于强化学习的自适应控制方法[A];第二十四届中国控制会议论文集(上册)[C];2005年
6 卢志刚;冀尔康;李伟;周凌;吴士昌;;基于混合Elman动态神经网络的非线性实时自适应逆控制[A];第二十四届中国控制会议论文集(下册)[C];2005年
7 宋国明;王厚军;姜书艳;刘红;;基于神经网络的融合智能诊断方法在模拟电路故障诊断中的应用[A];2007'中国仪器仪表与测控技术交流大会论文集(二)[C];2007年
8 殷时蓉;陈光;;基于遗传算法的模拟电路频率响应故障诊断[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅲ)[C];2008年
9 梁戈超;何怡刚;;模拟电路故障诊断的模糊神经网络方法[A];第十五届电工理论学术年会论文集[C];2003年
10 欧阳宏志;陈洪云;;模拟电路故障诊断的现状与发展[A];第二十届电工理论学术年会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 叶笠;基于统一节点电压增量比向量的模拟电路故障诊断方法研究[D];电子科技大学;2011年
2 宋国明;基于提升小波及SVM优化的模拟电路智能故障诊断方法研究[D];电子科技大学;2010年
3 胡啸;基于二阶及高阶统计量的数字接收机非线性盲辨识技术[D];华中科技大学;2011年
4 杨成林;模拟故障字典技术测点选择问题研究[D];电子科技大学;2011年
5 赵海全;基于非线性函数扩展的流水线型自适应滤波理论与方法研究[D];西南交通大学;2011年
6 崔江;基于支持向量机的模拟电子电路故障分类技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
7 彭隽;数字接收前端非线性失真补偿技术研究[D];华中科技大学;2011年
8 祝文姬;模拟电路故障诊断的神经网络方法及其应用[D];湖南大学;2011年
9 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
10 孙秀斌;混合信号电路故障诊断的内建自测试(BIST)方法研究[D];电子科技大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋静;基于量子粒子群优化的Volterra核辨识及故障诊断方法研究[D];郑州大学;2010年
2 王骏;基于径向基神经网络的模拟电路故障诊断研究[D];大连理工大学;2010年
3 康辉;基于小波神经网络的模拟电路故障诊断技术研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
4 顾耕;电子功能模件自动测试及故障诊断系统的研制[D];哈尔滨理工大学;2010年
5 李浩;基于嵌入式系统的模拟电路故障诊断平台研究与实现[D];西安电子科技大学;2011年
6 姚柳;超超临界机组的建模与仿真[D];华北电力大学(北京);2011年
7 尚家川;基于遗传算法、粒子群算法和人工神经网络的RFID标签天线优化方法的研究[D];北京邮电大学;2011年
8 郑晓华;自适应Volterra滤波器算法研究[D];杭州电子科技大学;2011年
9 毕作文;模糊神经网络在CASS工艺污水处理系统中的研究与应用[D];兰州理工大学;2011年
10 祝捷;模拟电路故障诊断监测系统研究[D];电子科技大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱永平;;偏振模色散对高速光纤通信系统的影响[J];长沙通信职业技术学院学报;2008年02期
2 王淑娟,陈博,赵国良;基于小波包变换预处理的模拟电路故障诊断方法[J];电工技术学报;2003年04期
3 谭阳红,何怡刚;模拟电路故障诊断的小波方法[J];电工技术学报;2005年08期
4 王军锋;张维强;宋国乡;;模拟电路故障诊断的多小波神经网络算法[J];电工技术学报;2006年01期
5 彭良玉;禹旺兵;;基于小波分析和克隆选择算法的模拟电路故障诊断[J];电工技术学报;2007年06期
6 唐志军;何怡刚;詹杰;方葛丰;阳辉;;基于符号分析的模拟电路故障诊断方法及实现[J];电工技术学报;2008年01期
7 彭敏放;沈美娥;何怡刚;孙义闯;;应用RBF网络和D-S证据推理的模拟电路诊断(英文)[J];电工技术学报;2009年08期
8 孙义闯;模拟电路故障诊断理论和方法综述[J];大连海运学院学报;1989年04期
9 梁戈超,何怡刚,朱彦卿;基于模糊神经网络融合遗传算法的模拟电路故障诊断法[J];电路与系统学报;2004年02期
10 夏承铨;三阶非自治电路中的混沌振荡[J];电路与系统学报;1996年02期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 谭阳红;基于小波和神经网络的大规模模拟电路故障诊断研究[D];湖南大学;2005年
3 邹艳丽;非线性电路和复杂网络的混沌控制与同步研究[D];上海交通大学;2006年
4 彭敏放;容差模拟电路故障诊断屏蔽理论与信息融合方法研究[D];湖南大学;2006年
5 袁海英;基于时频分析和神经网络的模拟电路故障诊断及可测性研究[D];电子科技大学;2006年
6 于永斌;非线性电路与系统的脉冲建模及其稳定性[D];电子科技大学;2008年
7 金瑜;基于小波神经网络的模拟电路故障诊断方法研究[D];电子科技大学;2008年
8 姚齐国;几种非线性电路的数值分析与优化设计[D];华中科技大学;2007年
9 孙永奎;基于支持向量机的模拟电路故障诊断方法研究[D];电子科技大学;2009年
10 毛先柏;基于支持向量机的模拟电路故障诊断研究[D];华中科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 佟斌;基于Volterra级数模型的自适应非线性滤波器及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
2 赵伟;基于仿真的模拟电路故障诊断技术研究[D];华中科技大学;2006年
3 董刘杨;判决反馈均衡器在光纤通信中应用的研究[D];电子科技大学;2009年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 伞冶;石慧姝;郭珂;;核方法及其在模拟电路故障诊断中的研究进展[J];电子测量技术;2013年01期
2 韩海涛;马红光;谭力宁;李占良;;基于NOFRF的脉冲式雷达快速故障诊断方法[J];计算机仿真;2013年04期
3 韩海涛;谭力宁;马红光;朱晓菲;杨东东;;基于GA理论的Volterra核辨识的多音激励设计[J];计算机工程与设计;2013年04期
4 董卓;朱永利;;基于支持向量机的变压器故障多层次诊断及定位[J];陕西电力;2011年08期
5 黄偲;李宁;;一类非线性LC电路的分析与模拟[J];现代计算机(专业版);2012年24期
6 韩海涛;马红光;于宁宇;张家良;;基于多音激励的Volterra频域核非参数辨识方法[J];西南交通大学学报;2013年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁晨;基于物联网的RFID安全认证协议研究与设计[D];西安电子科技大学;2011年
2 王恒华;基于小波神经网络的模拟电路故障诊断方法及实现[D];湖南师范大学;2012年
3 杨雪东;基于小波—分形理论的电子式互感器故障诊断方法研究[D];重庆大学;2012年
4 赵维莹;2.45GHz RFID系统的设计[D];济南大学;2012年
5 肖玉飞;基于小波包熵与支持向量机的模拟电路故障诊断[D];湖南科技大学;2012年
6 王涛;超精密车削大行程两轴快速刀具伺服装置设计研究[D];吉林大学;2013年
7 朱元元;基于LabVIEW模拟电路故障诊断方法研究[D];沈阳理工大学;2013年
8 孙廷宇;基于Wiener核的非线性模拟电路故障诊断方法研究及实现[D];哈尔滨理工大学;2013年
9 安秀杰;非线性模拟电路Wiener核故障特征提取的优化方法研究[D];哈尔滨理工大学;2014年
10 綦孝茵;基于多分类器的模拟电路故障诊断研究[D];长春理工大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈圣俭,何强,黄允华,何瑞江;一种新的模拟电路故障字典法[J];测试技术学报;1996年03期
2 何平,杨保华,王本利;模糊数据融合技术在系统故障诊断中的应用[J];电机与控制学报;2004年01期
3 孙义闯;大规模线性网络的故障诊断[J];大连海运学院学报;1985年03期
4 彭敏放,何怡刚,王耀南;基于神经网络与证据理论的模拟电路故障诊断[J];电路与系统学报;2005年01期
5 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
6 王浩,庄钊文;模糊可靠性分析中的隶属函数确定[J];电子产品可靠性与环境试验;2000年04期
7 王虎符,伍远生,杨叔孔;非线性电路的k故障屏蔽[J];电子学报;1990年01期
8 曾广达;求解非线性系统传递函数的递推组合法[J];电子学报;1992年08期
9 魏瑞轩,韩崇昭;一种全解耦的Volterra自适应滤波器[J];电子学报;2001年06期
10 刘汝杰,袁保宗,唐晓芳;用遗传算法实现模糊测度赋值的一种多分类器融合算法[J];电子学报;2002年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘岚,胡钋,杭小庆;利用Volterra级数寻找某类非线性系统的稳定域[J];武汉工业大学学报;1999年02期
2 俞继红;用Volterra级数分析晶体管放大器的波形畸变[J];上海工程技术大学学报;1994年01期
3 孙冬梅,李永新;基于Volterra级数及神经网络的非线性系统建模[J];仪器仪表学报;2003年S2期
4 刘泉,张金如;无记忆弱非线性系统的时域建模方法─Volterra级数的应用[J];武汉工业大学学报;1996年02期
5 宋志平,程礼,魏瑞轩;航空发动机的一种Volterra级数非线性动态模型[J];航空动力学报;2004年04期
6 陈如山,张清泰,刘中,李力;外加激励下多模Volterra级数理论与应用[J];制导与引信;1996年03期
7 陈刚,徐敏,陈士橹;基于Volterra级数的非线性非定常气动力降阶模型[J];宇航学报;2004年05期
8 张华君,韩崇昭;基于变步长分块滤波器的Volterra级数简化辨识方法[J];西安交通大学学报;2004年06期
9 刘岚,张金如;用Volterra级数表示的广义描述函数[J];武汉工业大学学报;1995年03期
10 刘晓静,张文灿;非线性动态系统的Volterra级数分析法[J];湖北工学院学报;1999年04期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 徐敏;曾宪昂;陈士橹;;非定常气动力快速降阶模型研究[A];第十届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2007年
2 刘一;鲍景富;李明玉;;基于QRD-RLS算法的简化Volterra级数功放建模方法研究[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2009年
3 王志良;李伟伟;;基于混沌时间序列的昆明市月降水量模拟预测[A];“中国视角的风险分析和危机反应”——中国灾害防御协会风险分析专业委员会第四届年会论文集[C];2010年
4 魏瑞轩;吴寿林;王希圣;;一类非线性系统的故障诊断与实现[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
5 彭志科;郎志强;孟光;程长明;;一类非线性隔振器振动传递特性分析[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 朱昀;水声信号非线性分析方法研究[D];西北工业大学;2002年
2 于萍;自适应逆控制方法研究及其应用[D];华北电力大学(河北);2006年
3 谢宏;基于Volterra级数、小波分析与神经网络的非线性网络故障诊断方法的研究[D];湖南大学;2005年
4 殷时蓉;基于Volterra级数和神经网络的非线性电路故障诊断研究[D];电子科技大学;2007年
5 王华东;基于多项式结构的功率放大器行为模型研究[D];电子科技大学;2009年
6 金哲;宽带通信中有记忆射频功率放大器的建模与预失真方法[D];浙江大学;2007年
7 孙冬梅;动态压力测量系统非线性模型辨识[D];南京理工大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李明玉;在微波电路CAD中采用神经网络方法的研究[D];电子科技大学;2003年
2 项莉萍;基于Volterra级数的非线性电路研究[D];安徽大学;2007年
3 韦保林;EEG信号的预测建模与分析检测技术研究[D];广西师范大学;2002年
4 吴刚;射频功放数字预失真技术的设计与实现[D];武汉理工大学;2009年
5 李亚斌;基于核函数的非线性分布参数系统建模研究[D];华中科技大学;2008年
6 黄伟;SiGe HBT RF功率放大器器件级线性度研究[D];清华大学;2008年
7 陈刚;非定常气动力降阶模型及其应用研究[D];西北工业大学;2004年
8 李勇;基于Volterra级数的非定常气动力和气动弹性分析[D];西北工业大学;2007年
9 王肖芬;涡街流量计数字信号处理和传感器动态非线性建模[D];合肥工业大学;2004年
10 孙宗新;基于混沌理论的发动机故障异响信号提取研究[D];吉林大学;2007年
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