專利名稱：基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模直流模擬電路區(qū)間診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流模擬電路區(qū)間診斷方法，尤其是涉及一種基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (FNN)的大規(guī)模直流模擬電路區(qū)間診斷方法。
背景技術(shù)：
模擬電路故障診斷是近代電路理論的前沿領(lǐng)域，自20世紀(jì)60年代開始研究以來， 取得了不少成就，研究者們提出了很多方法，如故障字典法、網(wǎng)絡(luò)撕裂法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。然而隨著集成電路的不斷發(fā)展，大規(guī)模模擬電路的故障診斷成為了一個(gè)世界性難題，雖然最近幾年提出了不少診斷方法，但可能還需要大量細(xì)致的完善工作要做。在模擬電路中，元件參數(shù)可能在W，+⑴]內(nèi)連續(xù)取值，故電路可能的狀態(tài)總數(shù)是不可數(shù)的，硬故障僅僅考慮了極端的情況，但軟故障需要考慮的個(gè)數(shù)必然是不可數(shù)的。因此，現(xiàn)有診斷方法大多只適用于診斷硬故障和少數(shù)固定參數(shù)偏移軟故障，且故障診斷精度較低。大多數(shù)軟故障并不適用，其主要原因在于不能將軟故障對(duì)應(yīng)的故障狀態(tài)完整的表述出來。迄今為止，很少有文獻(xiàn)對(duì)軟故障所對(duì)應(yīng)的故障狀態(tài)給出有效的完整描述方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明提供一種基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模直流模擬電路區(qū)間診斷方法，該方法利用區(qū)間來完整的描述模擬電路軟故障的故障狀態(tài)， 通過模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理區(qū)間數(shù)據(jù)，故障診斷精度高。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為 其包括以下步驟
1)利用撕裂原則將大規(guī)模模擬電路撕裂成N個(gè)不能再進(jìn)行撕裂的子電路，并給每個(gè)子電路配備一個(gè)相應(yīng)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；
2)在大規(guī)模模擬電路中，其它元件參數(shù)在容差范圍內(nèi)，而可能的故障元件在其參數(shù)全局取值范圍W，+⑴]內(nèi)變化時(shí)，利用PSPICE中的參數(shù)分析仿真得出可能的故障元件所在的子電路所包含的所有可測(cè)節(jié)點(diǎn)的電壓區(qū)間值；
3)按照元件的容差范圍將此電壓區(qū)間值劃分為至少3個(gè)子區(qū)間；
4)對(duì)各個(gè)子電路所對(duì)應(yīng)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，利用子電路所包含的可測(cè)節(jié)點(diǎn)電壓子區(qū)間和隸屬度函數(shù)建立模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的模糊邏輯部分，同時(shí)，利用訓(xùn)練樣本訓(xùn)練模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到訓(xùn)練好的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；
5)在實(shí)際診斷中，測(cè)出所有可測(cè)節(jié)點(diǎn)的電壓值，將各個(gè)子電路中的可測(cè)節(jié)點(diǎn)實(shí)際電壓值作為對(duì)應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，得到輸出，從而得到故障診斷結(jié)果。撕裂原則內(nèi)容如下①撕裂節(jié)點(diǎn)必須是可測(cè)節(jié)點(diǎn)或公共節(jié)點(diǎn)；②各個(gè)子電路之間必須是相對(duì)獨(dú)立的，不能有任何耦合關(guān)系且電路內(nèi)的特殊結(jié)構(gòu)不能拆開；③撕裂后的每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)至少要含有兩個(gè)可測(cè)節(jié)點(diǎn)，在滿足這個(gè)條件的基礎(chǔ)上使子電路的規(guī)模最小，這樣可以減小模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，節(jié)省診斷時(shí)間。由撕裂原則可知，大規(guī)模模擬電路被撕裂成了 N個(gè)最小子電路，即大規(guī)模模擬電路被撕裂成N個(gè)不能再進(jìn)行撕裂的子電路。所述步驟2)中，可能的故障元件在其參數(shù)全局取值范圍
內(nèi)變化時(shí)，可測(cè)節(jié)點(diǎn)的電壓值要是單調(diào)遞增或單調(diào)遞減變化的。所述步驟3)中，根據(jù)元件的容差范圍，將電壓區(qū)間拆分成多個(gè)子區(qū)間，這樣就能夠完整的描述軟故障的故障狀態(tài)。參數(shù)全局取值范圍W，+⑴]根據(jù)容差范圍至少可以拆分成 3個(gè)子區(qū)間，其中中間那個(gè)子區(qū)間是容差范圍區(qū)間，即元件參數(shù)允許取值區(qū)間。拆分成3個(gè)子區(qū)間雖然拆分簡(jiǎn)單、診斷中數(shù)據(jù)處理量也小，但是由于區(qū)間數(shù)據(jù)跨度較大，會(huì)在一定程度上影響到診斷精度。因此，為了綜合考慮診斷精度和診斷中數(shù)據(jù)處理的繁瑣程度，本發(fā)明將電壓區(qū)間拆分成子區(qū)間的個(gè)數(shù)優(yōu)選5個(gè)。當(dāng)然，如果拆分成5個(gè)子區(qū)間無法滿足診斷精度要求，我們可將除容差范圍區(qū)間外的區(qū)間進(jìn)行進(jìn)一步的拆分，這樣雖然增加了數(shù)據(jù)處理量， 但能夠提高診斷精度。假設(shè)元件參數(shù)為X，容差范圍為XT0L%。根據(jù)容差范圍將元件參數(shù)的取值范圍
進(jìn)行拆分如下
拆分區(qū)間1 :
權(quán)利要求
1.基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模直流模擬電路區(qū)間診斷方法，其特征在于，包括以下步驟1)利用撕裂原則將大規(guī)模模擬電路撕裂成N個(gè)不能再進(jìn)行撕裂的子電路，并給每個(gè)子電路配備一個(gè)相應(yīng)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；2)在大規(guī)模模擬電路中，其它元件參數(shù)在容差范圍內(nèi)，而可能的故障元件在其參數(shù)全局取值范圍W，+⑴]內(nèi)變化時(shí)，利用PSPICE中的參數(shù)分析仿真得出可能的故障元件所在的子電路所包含的所有可測(cè)節(jié)點(diǎn)的電壓區(qū)間值；3)按照元件的容差范圍將此電壓區(qū)間值劃分為至少3個(gè)子區(qū)間；4)對(duì)各個(gè)子電路所對(duì)應(yīng)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，利用子電路所包含的可測(cè)節(jié)點(diǎn)電壓子區(qū)間和隸屬度函數(shù)建立模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的模糊邏輯部分，同時(shí)，利用訓(xùn)練樣本訓(xùn)練模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到訓(xùn)練好的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；5)在實(shí)際診斷中，測(cè)出所有可測(cè)節(jié)點(diǎn)的電壓值，將各個(gè)子電路中的可測(cè)節(jié)點(diǎn)實(shí)際電壓值作為對(duì)應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，得到輸出，從而得到故障診斷結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模直流模擬電路區(qū)間診斷方法，其特征在于，所述步驟2)中，可能的故障元件在其參數(shù)全局取值范圍W，+⑴]內(nèi)變化時(shí)，可測(cè)節(jié)點(diǎn)的電壓值要是單調(diào)遞增或單調(diào)遞減變化的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模直流模擬電路區(qū)間診斷方法，其特征在于，所述步驟3)中，按照元件的容差范圍將此電壓區(qū)間值劃分為5個(gè)子區(qū)間；假設(shè)元件參數(shù)為X，容差范圍為XT0L%，根據(jù)容差范圍將元件參數(shù)的取值范圍W，+⑴] 進(jìn)行拆分，拆分成如下5個(gè)區(qū)間拆分區(qū)間1
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模直流模擬電路區(qū)間診斷方法，其特征在于，所述步驟4)中，隸屬度函數(shù)結(jié)構(gòu)如下
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模直流模擬電路區(qū)間診斷方法，其特征在于，所述步驟4)中，訓(xùn)練樣本具有如下特征①輸入量為0.6和0以外的同一值時(shí)，輸出量為1；②輸入量都為0.6和0時(shí)，輸出量為0 ；③輸入量至少有兩個(gè)不相同時(shí)，輸出量為0；其中輸出量為0代表所對(duì)應(yīng)的元件無故障；為1代表有故障。
全文摘要
基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模直流模擬電路區(qū)間診斷方法，其包括以下步驟將大規(guī)模模擬電路撕裂成N個(gè)不能再進(jìn)行撕裂的子電路，給每個(gè)子電路配備一個(gè)相應(yīng)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；利用PSPICE中的參數(shù)分析仿真得出可能的故障元件所在的子電路所包含的所有可測(cè)節(jié)點(diǎn)的電壓區(qū)間值；按照元件的容差范圍將此電壓區(qū)間值劃分為至少3個(gè)子區(qū)間；對(duì)各個(gè)子電路所對(duì)應(yīng)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，利用訓(xùn)練樣本訓(xùn)練模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到訓(xùn)練好的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；在實(shí)際診斷中，測(cè)出所有可測(cè)節(jié)點(diǎn)的電壓值，將各個(gè)子電路中的可測(cè)節(jié)點(diǎn)實(shí)際電壓值作為對(duì)應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，得到輸出，得到故障診斷結(jié)果。本發(fā)明診斷準(zhǔn)確率較高，適用范圍廣。
文檔編號(hào)G06N3/02GK102305910SQ201110168480
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者何怡剛, 羅克龍 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙河野電氣科技有限公司