模擬電路的智能故障診斷技術探究

喬月音

（貴州食品工程職業學院，貴州 貴陽 550008）

隨著電子技術的不斷發展，其在人們生活工作的各個方面都得到了廣泛的應用。想要充分發揮電子電路的重要作用，首先就需要對電子電路的運行穩定性進行有效保證，這就使得加強對模擬電路及其數字電路故障診斷技術的研究具有重要意義。相關工作人員在采用人工診斷技術對電子電路進行診斷時，由于診斷效率低下以及準確率不足已經難以滿足當今時代的實際需求，因此加強模擬電路的智能故障診斷技術研究非常必要。

1 模擬電路故障診斷的分類分析

連續性變化特點作為模擬電路元器件值在實際工作過程中呈現的主要特點之一，主要包括元器件數值會隨著溫度以及外界條件變化而發生改變，元器件在實際的工作過程中，受到使用時長影響，這就導致元器件的實際數值和標準值存在一定差異，從元器件的變化范圍出發，可以將模擬故障分為硬故障和軟故障這兩類。

1.1 模擬電路的硬故障分析

模擬電路在發生硬故障時，這一過程就充分表明了元器件的本質發生了很大改變，導致對電路的拓撲結構以及自身的工作性能帶來很大程度的影響，導致電路在實際的工作中容易出現短路以及開路等問題，這一故障問題在模擬電路故障中，人們通常也將其稱為災難性故障。

1.2 模擬電路的軟故障

模擬電路在發生軟故障時，這一過程主要與模擬電路元器件自身的容差有著直接影響，這就包括在容差允許的范圍之內，元器件的數值變化都屬于正常現象。假如元器件數值發生變化程度超過容差范圍，就會導致出現電路軟故障問題。通常在進行元器件容差值的控制時，10%作為元器件容差值控制的最大范圍，假如在實際的控制過程中超過這一范圍，就充分說明電路的工作特性在顯著下降[1]。

2 模擬電路故障診斷的特點分析

模擬電路故障診斷特點主要分為以下幾點：

第一，從模擬電路的電信號以及數字信號出發進行研究可以發現，這兩者之間存在著明顯差異。在研究中發現模擬電路信號的大小會受到時間變化的影響，相關人員在進行模擬電路故障的診斷中，這就會為故障的描述工作帶來很大難度，難以通過簡單的量化處理進行描述。

第二，由于元器件的特性所表現出的特點，模擬電路元器件參數在實際的診斷中存在著很大差異，所以相關人員在進行故障的診斷工作中，很難做到快速確定功能性障礙的物理位置。

第三，從模擬電路的存在的問題出發可以發現，其主要問題包括非線性及反饋電路問題，這為模擬電路的測試計算工作帶來了很大難度。

第四，從部分模擬電路自身研究可以發現，其自身存在諸多故障問題，在進行實際的測試工作中，能為相關人員提供測試的節點數量較少，這就導致工作人員很難第一時間對電路故障的信息進行準確判斷，由于電路信息的不充分問題，就會導致電路故障信息的準確性嚴重不足[2]。

第五，模擬電路的頻率范圍較寬，導致模擬電路的使用范圍會對模擬電路設備之間的差異性帶來直接影響，所以在進行同一信號的測量中，從不同設備的頻段上所用設備的差異性進行研究可以發現，差異性影響會對設備的使用性能造成嚴重影響。

3 模擬電路故障診斷技術的現狀分析

在模擬電路發生故障時，就要求有關人員能在最短的時間內采取有效策略對故障進行診斷，實現為后期模擬電路檢修、調試以及替換工作奠定良好基礎。在某些重要設備模擬電路的診斷中，還要對設備進行故障預測。這就包括在電路的正常工作中，有關人員就需要對電路進行不間斷的檢測工作，從而明確模擬電路中哪些元件將要失效，實現在模擬電路發生故障之前對將要失效的元件進行替換，這對避免故障的發生具有重要幫助。想要有效保證模擬電路的故障診斷效果，傳統的人工智能技術已經難以滿足當今社會的實際需求，所以一定要逐漸加強模擬電路智能診斷技術的研究分析工作。

從我國模擬電路故障診斷的現狀研究可以發現，我國電路故障診斷技術的發展并不理想，造成這一局面的主要原因包括以下幾個方面：

第一，由于模擬電路故障在實際的工作中，工作內容十分復雜，并且任何一個元件的參數值超過容差值時都屬于故障問題，這就使得模擬電路會存在很多的故障問題，故障問題會存在連續性的特點，這樣就會對模擬電路故障診斷工作造成嚴重影響。

第二，對模擬電路的輸入以及輸出關系進行研究可以發現，這兩者之間關系十分復雜，所以即使是線性電路，其輸出的響應與各個元件參量之間的關系也會表現出非線性關系，模擬電路實際電路中還存在著諸多的非線性元件，對模擬電路的診斷工作造成了嚴重影響。

第三，模擬電路雖然能已知非故障元件的參數標稱值，但是具體電路的實際值會與參數標稱值存在一定差異，實際值會在標稱值的基礎上出現隨機的變動，這就使得這兩者很難做到相等。模擬電路中還存在著一些特定的復雜因素，包括模擬電路的測試誤差以及元件非線性的表征誤差等，這為診斷工作帶來了很大的影響[3]。

4 模擬電路智能診斷技術分析

專家系統故障診斷技術、神經網絡故障診斷技術、模糊故障診斷技術以及小波變換故障診斷技術、Agent故障診斷技術作為現今階段最常見的模擬電路故障診斷技術。采用這些技術對模擬電路智能故障進行診斷以及問題解決的過程中，首先就需要進行綜合自動故障診斷系統的建立，這樣才能實現對模擬電路存在的電路故障進行第一時間解決，這對提高故障診斷的準確性以及診斷工作效率都具有重要幫助，還能逐漸加深故障檢修人員對故障問題的準確認識，這對保證檢修人員對問題認識的針對性以及有效性提升都具有重要幫助。

4.1 專家系統故障診斷技術分析

在模擬電路智能故障診斷技術中，專家系統故障診斷技術是應用最廣泛的一項診斷技術。通過對專家系統故障診斷技術進行研究可以發現，專家診斷系統中包含著無數專家的優秀經驗以及專業知識，這樣有關人員就可以通過將某一個領域的知識以及經驗作為出發點，通過對專家的決策過程進行有效模擬，從而能在較短的時間內對電子電路的故障問題進行診斷解決。專家系統故障診斷技術在實際的應用過程中，通過對數據的直觀觀察從而能判斷出模擬電路故障存在的主要原因。產生式規則系統作為專家系統故障診斷技術的最典型應用，這項技術在實際的應用過程中，有關人員通過對專家優秀知識以及相關經驗的有效利用，從而能逐漸加強故障診斷系統知識庫的建設，工作人員通過對報警信息進行及時處理，能做到第一時間完成對模擬電路故障元件的診斷。在采用專家系統故障診斷技術進行實際的診斷工作時，有關人員需要充分做好以下工作步驟，從而保證故障診斷效果。故障檢修人員需要以電子電路的實際情況作為出發點，有效加強故障診斷專家系統知識庫的建設工作。從知識庫的內容出發，保證知識庫內容要包含相關的診斷經驗以及診斷技術，還要保證數據庫能根據不同的故障類型擁有著對應的診斷技術。在進行相關內容的呈現中，需要采用組合的形式在知識系統中進行呈現，這樣在出現故障問題時，報警系統就會自動發出警報，檢修人員在接到警報后，就可以充分利用知識庫的重要價值進行推理，從而能在第一時間內找到故障發生的原因，這能為故障診斷人員的工作帶來極大便利，還能保證診斷工作能更具有針對性，這對提升診斷效率以及診斷效果都具有重要意義[4]。通過對專家系統故障診斷技術進行研究可以發現，這一技術的有效應用可以為相關人員的診斷以及決策工作提供一個良好的模擬過程，這對相關人員進行復雜性的故障問題解決具有重要幫助。這一技術在實際的應用中具有重要的應用價值，經研究發現這一技術也存在一定缺陷，這對其適用范圍帶來很大影響。

4.2 神經網絡故障診斷技術分析

近幾年來隨著神經網絡故障診斷技術在電子電路故障診斷中應用的愈加廣泛，使得這一技術在電子電路的故障診斷中逐漸表現出了巨大優勢，主要可以表現在以下幾個方面：

第一，運用這一技術能對無法用顯性公式表示的故障進行快速處理，這對解決反饋回路、非現象及容差等所引發的神經網絡故障問題具有重要價值。在進行以上問題的解決過程中，傳統的故障診斷模式很難做到快速的識別與解決。近些年來這一技術的應用優勢得到了社會的廣泛關注，這對這一技術的推廣以及使用發揮了重要作用。

第二，這一技術的有效應用對實現權值分布及拓撲結構的非線性映射具有重要幫助，在應用中通過分布的形式對信息進行存儲。

第三，運用這一技術對直觀了解到非線性信息變化問題具有重要意義，從而能實現對信息變化問題進行有效的處理和解決，保證故障的診斷效率能得到切實提升[5]。這項技術在實際的應用中對解決故障指示獲取中存在的組合爆炸問題以及瓶頸問題也具有重要幫助。

第四，神經網絡故障診斷技術在實際的應用過程中自適應性較強，同時還存在聯想記憶以及并行分布處理等優勢，這就使得神經網絡故障診斷效果可以得到有效提升。這些優勢有效推動了這一診斷技術在電子電路故障診斷中的有效應用，并且這一技術在實際的應用中，還能與專家系統和神經網絡系統進行完美融合，保證在融合中能通過有效互補，實現揚長避短，這對提高電路故障診斷效果具有重要的價值。

4.3 模糊故障診斷技術分析

近年來隨著模糊故障診斷技術在電子電路故障診斷中的應用愈加頻繁，有關人員在應用這一技術進行故障的診斷過程中，能完成多個解決方案的獲取，通過這一技術對方案進行排序，能選擇最優的方案進行故障解決，模糊故障診斷技術主要應用于復雜電路的故障診斷過程。在進行故障的診斷中，由于會受到非線性、元器件容差以及電路噪聲的影響，這就使得傳統的電路診斷工作難以實現對故障進行正確解決。模糊故障診斷技術在實際的應用中，通過以專家的經驗作為依據，從而實現將各條模糊推理規則以及模糊關系矩陣進行有效組合，實現對軟件中的故障進行快速的識別以及判定，有效提高故障診斷效果。這項技術在實際的故障診斷過程中，為了有效提高故障的解決效果可以選擇與專家系統理論進行有機結合。

4.4 小波變換故障診斷技術分析

小波變換故障診斷技術的應用原理主要是運用小波母函數在尺度上的伸縮及時域上的平移來實現對信號進行有效分析，這項技術在實際的應用中需要進行母函數的合理選擇，這樣才能夠有效促進函數的擴張。通過小波變化技術的有效應用，就能對信號的奇異性進行有效檢測，這一技術在實際的應用過程中能通過對觀測器信號的奇異性的利用實現對故障進行診斷，這一技術在實際的應用中，可以脫離系統的數學模型進行獨立的診斷工作，這對提高診斷效率以及診斷靈敏度都具有重要幫助，這就使其具有獨特的應用價值。因此在進行模擬電路的診斷過程中，研究人員就可以充分利用這一技術進行故障特征信息的提取工作，并且在完成這一過程后，可以將信息傳送到故障分類器完成故障的診斷過程。

4.5 Agent 故障診斷技術分析

Agent 故障診斷技術在實際的電子電路診斷工作中擁有很強的感知能力，并且在實際的應用中還表現出了強大的外界通訊能力以及問題求解能力，這一技術在實際的應用中主要采用外部Agent 和預定義協議進行通訊工作，同時采用松耦合的分布式途徑進行智能求解工作。通過這一技術在模擬電路故障診斷中的有效應用，對解決人工智能診斷系統中的實質性問題具有重要幫助，可強化診斷系統的動態環境適應能力，從而提升系統的信息處理能力[6]。

5 結語

綜上所述，通過加強智能化故障診斷技術的研究工作，對系統故障診斷能力的提升具有重要幫助，還可以保證系統的開發以及運行成本能得到有效降低。人工智能診斷方法在工程電子電路智能診斷中的有效應用，對推動模擬電路故障診斷理論以及方法的發展發揮了重要作用，還對故障診斷技術的完善性以及適用性進行了有效保證，為檢修人員在進行大規模電子電路的故障診斷時提供了有效的診斷方法，提高了整體的診斷效果。