基于SVDD的模拟电路故障诊断技术研究

摘要

在机电一体化系统/产品中，鉴于模拟电路的非线性、容差性、故障复杂多样性等特点，现有测试技术、测试仪器、诊断理论无法对模拟电路故障进行精确定位、分类与分析。本文针对难以提取模拟电路有效故障特征信息、故障定位准确率低等问题，研究了模拟电路故障特征提取与故障诊断方法，具体研究工作如下：
　　首先，详细论述了时频域分析方法：Wigner-Ville分布、小波变换及小波包变换、HHT。结合模拟电路特点及 Leapfrog基准电路例证得知，与小波技术、Wigner-Ville分布相比，HHT算法提取的特征数据更有效，能准确反映故障征兆，因此最终选择 HHT作为模拟电路故障诊断技术的特征提取方法。
　　其次，研究了SVDD理论方法和核函数，以及不同核函数、惩罚系数、核参数对SVDD分类器性能的影响，根据模拟电路输出响应特性优化SVDD的训练参数以达到能够训练最小超球体的目的。HHT算法与参数优化的SVDD分类器相结合作为模拟电路故障诊断方法。通过leapfrog基准电路仿真验证，参数优化的SVDD分类器最终故障诊断准确率平均约92％，结果表明本文研究的模拟电路故障诊断方法效果较好。
　　最后，Capture CIS和PSpice结合仿真三角波发生电路原理，模拟其故障数据作为计算机仿真的故障样本；搭建了语音录放器及其信号采集系统的硬件部分，硬件调试合格后，利用Labview软件平台、研华DAQ组件结合起来实现了语音信号的数据采集，所采集故障数据作为实物测试故障样本；将故障样本数据导入Matlab软件中进行数据预处理、特征提取，部分特征样本送入SVDD分类器训练一个最小超球体，剩余部分特征样本进行测试。通过计算机仿真、语音录放器故障数据实物测试两种验证方法证明了基于SVDD的模拟电路故障诊断方法的有效性和准确性。

目录

声明

主要符号说明

第一章 绪论

1.1 论文研究意义

1.2 模拟电路常见故障

1.3 模拟电路故障诊断方法

1.4 模拟电路故障诊断技术研究现状

1.5 本文主要工作及组织结构

第二章 基于时频域分析的模拟电路故障特征提取方法研究

2.1 基于Wigner-Ville分布的时频域分析方法

2.2 基于小波技术的时频域分析方法

2.3 基于HHT的时频域分析方法

2.4 特征提取实例仿真与对比分析

2.5 本章小结

第三章 基于SVDD模拟电路故障诊断方法研究

3.1 支持向量数据描述理论概述

3.2 基于SVDD模拟电路故障诊断实例与分析

3.3 本章小节

第四章 模拟电路故障诊断实验设计与方法验证

4.1 模拟电路故障诊断方法的计算机仿真与结果分析

4.2 语音录放器及其信号采集系统设计与构建

4.3 模拟电路故障诊断方法的实物测试与结果分析

4.4 本章小节

第五章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间研究成果