[发明专利]一种电流频率转换电路的故障诊断方法

权利要求书

1.一种电流频率转换电路的故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、信号激励与数据采集：对电流频率转换电路输入0～3mA阶跃电流信号，分别在非线性故障和不同参数故障的情况下采集输出响应信号；

步骤2、特征提取与SVM建模：采用小波包分解得到各层高、低频系数，再利用小波重构的方法对数据进行降维处理，将最优特征子集构造的样本数据作为SVM的特征数据集，建立故障模型；

步骤3、参数优化与实验验证：在原有灰狼算法的基础上，引入引力搜索策略，利用引力搜索的灰狼混合优化算法优化SVM模型参数，并将该模型应用在已有的电流频率转换电路上进行验证；

引力搜索策略是根据粒子间的相互作用力不同，来改变粒子在迭代过程中的速度和方向；GSA-GWO算法是将所有粒子视为有质量的粒子，粒子之间存在着万有引力，通过万有引力提供的加速度促使粒子向质量大的粒子聚拢，如果将粒子质量和适应度相关联，计算每只灰狼的适应度值，确定父代种群中的α狼、β狼、δ狼，其中，α狼、β狼、δ狼分别代表参数优化过程中的最优解、次优解和第三优解；

具体的万有引力公式为：

式中，F_ij^d(t)为粒子间的万有引力；G(t)为迭代t次的引力常量；ε是极小常量；R_ij(t)为粒子之间的欧氏距离；M_i(t)和M_j(t)分别为两个粒子的引力质量；x_j^d(t)和x_i^d(t)分别为两个粒子的相对距离；

具体的粒子质量计算方法为：

式中，Mi(t)和f_i(t)分别为第i个粒子的质量和适应度值；f_best(t)和f_worst(t)分别是最优和最差适应度值；t为迭代次数；

根据牛顿第二定律可知，物体的加速度和作用力成正比，因此，灰狼个体能够产生的加速度为：

a_i^d(t)＝F_i^d(t)/M_i(t)(3)

式中，a_i^d(t)表示粒子i在每个维度方向上的加速度；F_i^d(t)为粒子i受到的万有引力；M_i(t)表示粒子i的惯性质量；

灰狼种群依据引力搜索策略主导搜索方向，加速度会促使粒子向作用力大的方向移动，从而实现灰狼个体的位置更新，具体的速度和位置更新公式为：

式中，v^d_i(t+1)和x^d_i(t+1)表示经过t+1次迭代后粒子i的速度和位置坐标；v_i^d(t)、x_i^d(t)和a_i^d(t)分别表示t次迭代后粒子i的速度、位置坐标和加速度；r_i表示权重；

通过不断的更新迭代，找到灰狼个体间万有引力最大的位置即可获得参数最优解。

2.根据权利要求1所述电流频率转换电路的故障诊断方法，其特征在于，所述步骤1中电流频率转换电路故障类型包括小电流输入时的阈值非线性故障、大电流输入时的饱和非线性故障、电路元器件参数过大时的故障；在不同故障类型下，采集对应的输出电压响应信号，获得原始故障信息。

3.根据权利要求1所述电流频率转换电路的故障诊断方法，其特征在于，所述步骤2中选择3层Haar小波对输出频率信号进行小波分解，分别得到分解后的输出电压波形和各层小波包系数，计算高、低频率段上的能量得到不同故障状态下的小波系数能量矩阵，将能量值进行归一化后作为故障特征；将故障数据集作归一化处理，选择高斯径向基函数，采用交叉验证得到最佳参数C与g，进而对整个训练集进行训练得到SVM模型。