动态模拟电路故障特征提取方法研究

动态模拟电路故障特征提取方法研究
摘要：介绍了现有的动态模拟电路故障特征提取方法，概述了网络分析法、频率特性分析法、节点电压灵敏度分析法、Volterra频域核提取法等动态模拟电路故障特征提取方法的发展现状并总结了其研究成果，并对各种方法的基本原理和优缺点进行了分析探讨。

结合电路故障诊断的发展过程和趋势，指出了动态模拟电路故障特征提取的研究和发展方向。

关键词：动态模拟电路；故障特征提取；网络分析；频率特性；节点电压灵敏度；Volterra频域核电子技术的迅猛发展以及相关应用领域中近乎苛刻的可靠性要求，推动着电路故障诊断理论与研究的不断发展。

目前，数字电路故障诊断方法已经得到快速发展与广泛应用，但模拟电路故障诊断方法却发展缓慢，未取得突破性的进展，这是由于模拟电路自身属性即：输入输出均是连续量、元器件容差、非线性及反馈的存在所决定的[1]。

动态模拟电路是模拟电路的重要部分，然而，现有许多模拟电路故障特征提取方法的研究对象仅局限于静态模拟电路，或者仅对动态模拟电路进行稳态分析，因此针对动态模拟电路很难形成较为完整和体系化的故障诊断方法。

然而在实际的系统中，动态电路的暂态过程往往包含能够反映间歇性故障、软故障以及电容充放电过程中故障的信息，而一旦进入稳态后，这些信息将消失；电路分析理论也需要对动态电路的暂态过程进行分析，因此寻求高效的动态模拟电路故障诊断方法成为人们必须面对和解决的问题。

而电路故障诊断的关键是故障特征的提取，要求故障特征不仅包含丰富的故障信息量，而且与故障状态间具有明确的对应关系[2]。

动态模拟电路故障诊断的研究发展缓慢，很大程度上是针对动态模拟电路的故障特征提取方法研究发展缓慢所致。

含有动态元件即电容或电感及其他动态元件的模拟电路称为动态模拟电路[3]。

对动态模拟电路的故障特征提取不但要研究其稳态特征，还要研究其暂态特征。

按故障特征提取依据的理论，现有的动态模拟电路故障诊断特征提取方法可分为网络分析法、频率特性分析法、节点电压灵敏度分析法和Volterra频域核提取法。

1 现有的动态模拟电路故障特征提取方法一直以来，针对动态模拟电路的故障特征提取问题的研究都包含在一般的模拟电路故障特征提取问题的研究中，而针对一般的模拟电路故障特征提取问题往往只关注其稳态特征，而忽视其暂态特征，这些暂态特征通常就是对动态模拟电路中动态元件参数的具体反应。

一旦电路进入稳态，这些暂态特征就会消失。

针对动态模拟电路故障诊断的故障特征提取方法必须同时包含能够反应电路稳态信息和暂态信息的量，才能实现对电路中动态元件进行全面诊断的目的。

1.1 网络分析法网络分析法是指基于电路网络分析理论，利用动态电路结构约束的KCL、KVL方程以及端口电压、电流的约束关系，构建故障特征提取方程的一类方法的统称。

此类方法借助成熟的电路网络分析理论，在研究的初期获得了快速发展，其中比较典型的研究成果有：将验证割集KCL一致性作为提取动态电路故障的方法[4]；。