[发明专利]一种模拟电路模糊组识别方法

说明书

技术领域

本发明属于模拟电路故障诊断技术领域，更为具体地讲，涉及一种模拟电路模糊组识别方法。

背景技术

模糊组定义为一组元件，对于被测模拟电路的测试方程没有唯一解。通俗地讲就是这组元件能产生相同的输出。确定模拟电路的模糊组信息是进行模拟电路测试性设计和故障诊断的首要任务。模糊组信息是由被测模拟电路特性决定的，与测试方法无关。目前模糊组识别方法主要有两种。一种是通过对测试方程组(不同测点的传输函数)进行QR分解，判定模糊组信息。该类方法受到QR分解误差的影响，随电路规模变大，其精度急剧下降。另一种方法是对测试方程组进行符号化表示，避免了QR分解误差。其基本思想是首先建立所有测点上的传输函数方程组。

模拟电路的传输函数方程组中的方程可以表示为：

其中，p＝[p₁,p₂,…,p_R]^T表示潜在故障源参数向量，上标T表示转置，k表示方程数，即测点数目，l表示测点序号，s表示复频率，m表示最大阶数，n_l表示分子的项数；b_j(p)、b_m(p)表示方程的系数，是p的多项式。

对于方程组(1)中的每个方程，分别对各个故障源参数p_r∈p进行求导。得到如式(2)所示的矩阵B。

被测电路的可测性指标与矩阵B的秩相等，并且它是独立于复频率s的。可测性矩阵B可以通过以下形式表示。

其中和B_j,(j＝1,2,…,m-1)，是公式(1)中已计算出的故障诊断方程的系数。该系统的雅可比矩阵等同于矩阵B，如果B的秩等于未知参数的数目，则该元器件的值可以唯一地确定。如果测试性，即矩阵B的秩小于未知参数R的数量，则不是所有故障都能区分，矩阵的秩就反映了模糊组信息。

符号分析法的计算相较于传递函数来说要容易很多，但是测试方程的分母中复频率s的系数必须等于1，且仍然不能摆脱对传输函数的依赖关系。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种模拟电路模糊组识别方法，该方法无需传输函数，通过仿真得到的测点电压即可得到模拟电路中各元件的圆方程，通过比较圆方程的特征参数即可识别出模糊组。

为实现上述发明目的，本发明对被测模拟电路中元件的电压进行理论推导，得出结论：对于每个故障源，在任意故障源参数下，在同一测点产生的电压的实部和虚部均满足同一个圆方程，通过比较每个故障源对应的圆方程特征参数，即可判断故障源是否能够被区分。根据该结论提出本发明模拟电路模糊组识别方法，具体包括以下步骤：

S1：对模拟电路进行无故障仿真，得到测点t的无故障电压j表示虚数单位；

S2：令d＝1；

S3：将第d个故障源元件的参数x_d更改为x_d1和x_d2分别进行仿真，得到测点t的故障电压，分别记为

S4：如果则令圆特征参数wd＝1、v_d＝-K_d、r_d＝0，否则求解如下方程组得到圆特征参数w_d、v_d、r_d：

S5：判断是否d＝N_F，N_F表示故障源数量，如果是，进入步骤S6，否则令d＝d+1，返回步骤S3；

S6：比较每个故障源对应的圆特征参数，将三个参数均相同的故障源归为一个模糊组。

本发明模拟电路模糊组识别方法，通过理论推导出模拟电路元件故障电压所具有的一般特性：实部虚部满足圆方程，根据该特性提出模糊组识别方法：对于各个故障源，先进行无故障仿真得到测点的无故障电压值，再在两个故障条件下进行仿真得到两个故障电压值，根据三个电压值求解圆方程组得到圆特征参数，比较每个故障源对应的圆特征参数，将三个参数均相同的故障源归为一个模糊组。本发明无需传输函数，其实现方法简单，并模糊组识别结果与测试方法无关，精度与传输函数和符号分析法相同。

附图说明

图1是模拟电路图；

图2是图1所示模拟电路的等效电路图；

图3是图1所示模拟电路的电压源作用示意图；

图4是图1所示模拟电路的故障源作用示意图；