模擬電路故障診斷方法探析——估計(jì)法

摘 要：模擬電路故障診斷是電路分析理論中的一個(gè)前沿領(lǐng)域，估計(jì)法是模擬電路故障診斷方法之一，通過(guò)分析、比較幾種不同的估計(jì)方法，重點(diǎn)對(duì)最小平方判據(jù)法的原理、步驟進(jìn)行推論探討。

關(guān)鍵詞：模擬電路；故障診斷；估計(jì)法

中圖分類(lèi)號(hào)：TB114文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3198（2008）04-0242-01

模擬電路故障診斷是電路分析理論中的一個(gè)前沿領(lǐng)域。它既不同于電路分析，也不屬于電路綜合的范疇。模擬電路故障診斷所研究的內(nèi)容是當(dāng)電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)已知，并在一定的電路激勵(lì)下知道一部分電路的響應(yīng)，求電路的參數(shù)，他是近代電路理論中新興的第三個(gè)分支。但由于模擬電路中未發(fā)生故障的正常元件存在容差，其參數(shù)并不恰好等于額定值，而有一定的分散性，這給電路分析帶來(lái)一定的模糊性。而且模擬電路常含有非線(xiàn)性元件，它的性能不僅因本身故障而改變，而且其他元件故障引起它的工作點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，也將造成其性能變化。因此模擬電路故障診斷的理論還不是十分成熟。

模擬電路發(fā)生了故障，就不能達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)所規(guī)定的功能和指標(biāo)，這種電路稱(chēng)為故障電路。故障診斷就是要對(duì)電路進(jìn)行一定的測(cè)試，從測(cè)試結(jié)果分析出故障。一般來(lái)講，模擬電路故障診斷的方法可以分為估計(jì)法，測(cè)試前模擬法和測(cè)試后模擬法三大類(lèi)。本文將對(duì)其中的估計(jì)法展開(kāi)討論。

1 結(jié)合判據(jù)法

設(shè)模擬電路含有m個(gè)不同的參數(shù)，對(duì)電路進(jìn)行測(cè)量，得到m個(gè)不同的特性測(cè)量值，且mn)。特性參數(shù)的測(cè)量值用gj(j=1，2，3…，m);如果實(shí)際所用的各參數(shù)值為實(shí)際值，同時(shí)測(cè)量不存在誤差，則gj=yj， 即特性偏差為零，其中yj是在參數(shù)為額定值x10，x20，…，xn0時(shí)計(jì)算出來(lái)的。如果特性的測(cè)量值與計(jì)算值相等，說(shuō)明電路沒(méi)有發(fā)生故障，處于正常工作狀態(tài)。

測(cè)試前可先根據(jù)電路的額定參數(shù)計(jì)算出各靈敏度aji及各特性值的計(jì)算值yj0，測(cè)試后可以得到各特性的測(cè)量值gj，由上式可以直接求出靈敏度因子，從而確定故障發(fā)生點(diǎn)。

由前面的討論我們可以總結(jié)出采用結(jié)合判據(jù)法進(jìn)行故障診斷的具體步驟如下:

（1）先進(jìn)行測(cè)試，從可及節(jié)點(diǎn)得到m個(gè)特性測(cè)量值。

（2）求得結(jié)合參數(shù)xi 的靈敏度因子，即si的最小值，作為故障診斷的判據(jù)。

（3）在n個(gè)參數(shù)的靈敏度因子都求得之后，其中最小的靈敏度因子所對(duì)應(yīng)的參數(shù)是最有可能發(fā)生了故障的參數(shù)。結(jié)合判據(jù)法簡(jiǎn)單易行，所需的測(cè)量數(shù)據(jù)少，但是由于各元件的參數(shù)都存在一定的容差，各特性在測(cè)量時(shí)也存在一定的誤差，這些都會(huì)影響判斷的真實(shí)性。另外，從前面的分析我們可以看出這種方法只適合于參數(shù)變化不大的單、軟故障的定位，而不適用于多故障的定位。

2 迭代法

我們?cè)谧钚∨袚?jù)法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步引申，找一個(gè)類(lèi)似于靈敏度因子的判據(jù)，并計(jì)算使這個(gè)判據(jù)達(dá)到最小時(shí)的各個(gè)參數(shù)的值，即各個(gè)參數(shù)的實(shí)際值，然后與額定值進(jìn)行比較，從而確定故障點(diǎn)，這樣就可以用于多故障的定位。這就是迭代法的基本思路。

由此可以看出迭代法與我們前面所討論的結(jié)合判據(jù)相比，測(cè)量值數(shù)必須要大于或等于參數(shù)的個(gè)數(shù)，它考慮了測(cè)量誤差。另外，它能夠估計(jì)出各個(gè)元件的參數(shù)值，可以用于多故障診斷，但計(jì)算量大。

3 總結(jié)

本文主要介紹了模擬電路故障診斷方法中的估計(jì)法。這種方法只需要較少的測(cè)量數(shù)據(jù)，但診斷結(jié)果一般只是近似的。估計(jì)法中的大部分方法都適用于電路元件的故障定位，可用于診斷線(xiàn)性電路的單個(gè)的軟故障。其中很多方法還可用于多故障診斷，例如文中介紹的迭代法。

參考文獻(xiàn)

［1］王玲. 大規(guī)模模擬電路故障診斷理論與方法研究［D］. 長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)， 2006， (04).

［2］劉勍， 張少剛， 齊世平. 現(xiàn)代模擬電路故障診斷新方法［J］. 信息與電子工程， 2006， (06).

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。