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探析模拟电路故障诊断方法——-估计法

探析模拟电路故障诊断方法——-估计法

点击数:7939 次   录入时间:03-04 11:47:04   整理:http://www.55dianzi.com   电工技术

模拟电路故障诊断是电路分析理论中的一个前沿领域。它既不同于电路分析,也不属于电路综合的范畴。模拟电路故障诊断所研究的内容是当电路的拓扑结构已知,并在一定的电路激励下知道一部分电路的响应,求电路的参数,他是近代电路理论中新兴的第三个分支。但由于模拟电路中未发生故障的正常元件存在容差,其参数并不恰好等于额定值,而有一定的分散性,这给电路分析带来一定的模糊性。而且模拟电路常含有非线性元件,他的性能不仅因本身故障而改变,而且其他元件故障引起他的工作点移动时,也将造成其性能变化。因此模拟电路故障诊断的理论还不是十分成熟。  
模拟电路发生了故障,就不能达到设计时所规定的功能和指标,这种电路称为故障电路。故障诊断就是要对电路进行一定的测试,从测试结果分析出故障。一般来讲,模拟电路故障诊断的方法可以分为估计法,测试前模拟法和测试后模拟法三大类。本文将对其中的估计法展开讨论。  
估计法是一种近似法,这类方法一般只需较少的测量数据,采用一定的估计技术,估计出最可能发生故障的元件。这类方法又可分为确定法和概率法。确定法依据被测电路或系统的解析关系来判断最可能的故障元件,概率法是依据统计学原理决定电路或系统中各元件发生故障的概率,从而判断出最可能的故障元件。本文重点介绍确定法中的最小平方判据法。 最小平方判据法又分为结合判据法和迭代法。  
1. 结合判据法:  
设模拟电路含有m个不同的参数,对电路进行测量,得到m个不同的特性测量值,且mn。令xi (i=1,2,3,4……n)表示参数值,yj(j=1,2 3…,m)表示特性计算值,因为如果电路的拓扑结构已知,则参数和特性之间存在一个确定的解析关系,所以y¬j=fj(x1,x2,….xn)。特性参数的测量值用gj(j=1,2,3…,m);如果实际所用的各参数值为实际值,同时测量不存在误差,则gj=yj, 即特性偏差为零,其中yj是在参数为额定值x10,x20,…,xn0时计算出来的。如果特性的测量值与计算值相等,说明电路没有发生故障,处于正常工作状态。  
如果电路中第I个元件发生故障,其参数为xi ,其余各元件的参数都为额定值,那么任意一个点的测试值都可以表示为xi 的函数:  
yj=fj(Xi)=fj(x10,x20,…,xi,…xn0) j=1,2 3….m  
其中,Xi 为参数矢量,其中除第i 个分量为xi 外其余各分量为参数的额定值。于是有 :  
j=1,2,3,…,m (1.1)  
对每一个参数都引入一个物理量s,s为特性偏差的平方和,于是对于参数I有:  
i= 1,2,3…,n (1.2)  
当xi 变动时,s也随之而改变。如果电路中只存在单故障,那么当xi等于故障参数的实际值时,特性值的测量值与计算值十分接近,特性偏差接近与零。此时表征特性偏差平方和的物理量si将最小。因此我们可以将si作为故障诊断的一种判据,我们将si的最小值定义为结合参数I的灵敏度因子。  
如果电路中发生的单故障是偏离其额定值不大的软故障,特性值yi的计算值可以展开成泰勒级数:  
(1.3)  

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