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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4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
中国硕士学位论文全文数据库 前4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
【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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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 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
2 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
3 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
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5 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
6 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
7 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
8 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
9 徐晨曦;陈光;;基于RBF-Volterra的非线性电路故障诊断[J];电子测量与仪器学报;2010年06期
10 凌燮亭;非线性电路的故障分析[J];电子学报;1981年01期
中国博士学位论文全文数据库 前9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 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
3 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
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5 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
6 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
7 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
8 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
9 孙璐;基于散射函数的一种微波非线性电路建模新方法[D];西安电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 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
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前4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
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4 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
中国硕士学位论文全文数据库 前5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
【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
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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 黄宜军;章卫国;刘小雄;;基于小波网络的飞控系统故障仿真建模及诊断[J];计算机应用研究;2006年07期
2 张作良;唐朝晖;胡志坤;桂卫华;;整流电路智能故障诊断系统[J];自动化与仪表;2008年05期
3 黄泉水;江国和;;基于LabVIEW的柴油机供油系故障诊断系统开发[J];江苏科技大学学报(自然科学版);2008年01期
4 高晓清;姚竹亭;;小波-神经网络在旋转机械故障诊断中的应用[J];四川兵工学报;2007年05期
5 韦洪波;郭磊;;水力发电机组振动故障诊断技术综述[J];水利科技;2009年02期
6 辛晟;郭磊;;水力发电机组振动故障诊断技术综述[J];水利电力科技;2009年04期
7 李琼;李艳军;赵文涛;;集成神经网络在智能故障诊断技术上的应用[J];飞机设计;2011年02期
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5 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
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8 周刚;杨立;;核电厂智能诊断方法研究的进展[A];第五届北京核学会核技术应用学术交流会论文集[C];2008年
9 陈东根;沈寿林;肖江阳;;基于神经网络技术和小波分析的发动机故障智能诊断研究[A];2001年中国智能自动化会议论文集(下册)[C];2001年
10 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
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 于翔;数字神经网络中的协同应用[N];网络世界;2009年
2 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
3 李立红 李荣梧;用技术创新提高设备管理水平[N];中国冶金报;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 本报通讯员 阳雄 周振彦;李建平:我要让世界颤动一下[N];科技日报;2002年
6 记者 孙刚;“神经网络”:打开复杂工艺“黑箱”[N];解放日报;2007年
7 王铁 显丽 宝书;铁肩担大任[N];解放军报;2011年
8 本报记者 伍平;我省成功研制出输电线路故障诊断系统[N];云南科技报;2009年
9 李萍;济钢EAM离线网络点检和故障诊断管理系统创效明显[N];中国冶金报;2007年
10 记者 唐明恒;“载人航天器故障诊断系统研究”通过验收[N];重庆日报;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 陈柳;小波分析和神经网络应用于大气污染预测的研究[D];西安建筑科技大学;2006年
4 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
5 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
6 常虹;基于小波分析和神经网络的结构损伤识别研究[D];吉林大学;2010年
7 佟伟民;股指期货交易中操纵行为识别方法研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
8 苏彩红;墙地砖质量自动检测技术的研究[D];华南理工大学;2004年
9 魏立东;基于智能控制的回转压缩机械故障诊断与研究[D];大连理工大学;2006年
10 邹敏;基于支持向量机的水电机组故障诊断研究[D];华中科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 许小刚;基于虚拟仪器的旋转机械的故障诊断系统[D];华北电力大学(河北);2005年
2 刘福建;基于虚拟仪器的性能参数测试系统的研究[D];华北电力大学(河北);2009年
3 王全;六相永磁同步电动机驱动系统故障检测[D];沈阳工业大学;2009年
4 鲍巍;基于信息融合的矿井提升机故障诊断技术研究[D];西安建筑科技大学;2008年
5 李明亮;基于神经网络的模拟电路故障诊断方法研究[D];中国地质大学(北京);2007年
6 蔡鹃;控制系统的神经网络故障诊断方法[D];湖南大学;2009年
7 赵海洋;往复压缩机气缸内压力信号检测与分析技术[D];大庆石油学院;2006年
8 张铁威;基于小波分析与神经网络的语音端点检测研究[D];大连理工大学;2008年
9 周亮;基于小波分析的齿轮箱故障诊断技术的分析与研究[D];武汉科技大学;2009年
10 王梦卿;基于神经网络的齿轮故障诊断专家系统[D];东北大学;2005年
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