陈 石
(南京师范大学电气与自动化工程学院 江苏南京 210042)
摘要:文章主要对模拟电路故障诊断中的直流字典法的进一步研究。分析了字典法存在的问题，提出了改进方法。应用表明：上述的改进，减少了测试节点数，提高了诊断的正确性和实时性。
关键词:模拟电路；故障字典法；研究
1故障字典法
当前，故障字典法已经比较成熟。其中，在数字电路中的应用很成功，这是因为数字电路有0和1两个状态。但是，在模拟电路中，故障字典法比较适用于电路的硬故障情况。因为模拟电路的硬故障主要是指短路和开路两个状态。可以等同于数字电路的0和1。故障字典法的理论基础是模式识别，其工作流程如图1所示。
图1故障字典法的工作流程
2直流故障字典法
2.1直流故障字典法 一般是指在测试之前，先进行仿真电路，当出现故障状态再进行提取与之相对应的电路特征，例如电路的频率特性曲线，各个节点的直流电压等。将故障状态和电路特征一一对应起来，列成一个表，就是所谓的字典。因此，在做故障诊断时，首先获取电路的特征，然后对照字典一一查看，查找出是什么故障。
2.2直流故障字典法的实施步骤
直流故障字典法分为测前分析和测后分析两个步骤，主要包括以下内容：
2.2.1选择故障集
故障集的种类有很多，在电路中选择故障集，应该根据被测电路的特点及过去的经验来选择。在实际的电子电路中，由于元件数和元件软故障的状态数较多，因此多故障的组合数就较大，所以我们把它们都列入到故障集中，这样大大增加了计算机存储字典的内存容量。在实际的电路中如果选择故障集，比较切实的方案就是选择若干单故障和多故障作为故障集。
2.2.2选择激励信号通常采用的是与电路板正常工作时施加激励相似的信号作为激励信号。还可以采用多种输入信号的组合的方式，这样可以充分隔离故障集中的所有故障或绝大部分故障。
2.2.3电路状态的仿真可以采用实际故障设置或计算机仿真两种方式。在一定激励条件下，通过这两种方式都能够得到电路在正常状态和各种故障状态下各个可测节点的电压。但是采用计算机仿真方式，为了使计算机的仿真结果与实际电路的状态一致，则必须要选用适当的元器件故障模型和模型参数。
2.2.4处理容差问题。在实际电路中，由于电路元件参数都具有容差，导致电路的各个可测节点的电压是一个连续的区间，给电路故障状态的隔离带来困难。为了克服元件容差影响，引入模糊集和模糊域的方法来解决。
2.3直流故障字典法的优缺点分析
2.3.1主要优点有：
（1）由于计算机技术的飞速发展，计算机的性能也不断提高，因此，对电路的分析以及软件设计技术也趋于成熟，所以应用计算机进行电路的仿真计算是可行的。
（2）在进行电路故障诊断时，不需要对电路的复杂结构和特性进行分析，只对电路的直流偏置进行模拟计算就可以了，因此除了线性电路以外，对非线性电路也同样有效。
2.3.2主要不足有：由于模拟电路的电路结构比较复杂，除了硬件故障以外，同时还伴随着软件故障，故障呈多发性，诊断比较困难。
3最小距离法
最小距离法的原理是：对n个节点进行测试，得到相对应的n个测试数据，把这些数据组成的测试向量（Vn∈Rn）构成一个n维故障空间，故障集中的k个故障是这n维空间中的k个故障子空间，这些空间的中心为各测试点模糊域中心值。测试以前将各故障子空间的中心值存起来，构成字典，然后取得一个测试矢量Vn*(相当于n维空间中的一个点)，接下来对照字典一一查看，查找出是什么故障。其实也就是判别Vn*这个点落入哪个故障子空间中，即该点距哪一个故障子空间中心的距离最小。
其中Vi*是Vn*中在第i个测试点上的测量值，Vi(Fj)是故障Fj在第i个测试点上的模糊域中心值。
4改进方案
由于元器件的容差可能导致模糊域的中心值不够准确，那么经过将电路所有的SSD进行计算比较得到最小的SSD(Ft)所对应的故障并不一定是此时电路真正的故障。因此，本文将所有SSD(Ft)值按照从小到大的顺序显示出来，用户能够非常直观的观察到各个SSD(Ft)值之间的差距大小，即使通过一次不能准确找到故障，还可以在小范围内进行筛选，防止误诊断。
在进行系统设计时，按照从上到下，从小到大将SSD(Ft)值进行排序，自动显示所有SSD(Ft)值、对应的故障元器件及其故障状态，那么当用户找到最小的SSD(Ft)后，也就找到了此时对应电路的故障状态以及这个状态下的所有仿真信息，包括仿真输出的波形图以及全部参数。用户根据这些信息进行对比观察，确定此故障状态是否与当前测试的数据相吻合。如果吻合，即找到了此时电路的故障状态以及故障地点；如果不吻合，点击下一个SSD(Ft)，以此类推。
5结束语
本章在总结当前比较成熟的智能故障诊断技术基础上，分析了目前智能故障诊断系统存在的问题，提出了通过PSpice仿真获取故障知识的新途径。根据PSpice输入网表文件的结构特点，成功设计了电子电路故障知识库自动生成算法；为提取故障知识，设计了自动搜索算法；通过直流故障字典法的有效改进，实现故障知识的自动提取。
参考文献
[1]刘媛媛,马瑛.电子电路故障的检查方法和技术[J].电子质量,2010(09).
[2]赵文东,胡玉贵,刘向祖,倪传国.电子电路故障的检测方法与技巧研究[J].移动电源与车辆,2007(03).
论文作者:陈石
论文发表刊物:《电力设备》2015年7期供稿
论文发表时间:2016/2/3
标签：故障论文; 电路论文; 字典论文; 状态论文; 障子论文; 测试论文; 节点论文; 《电力设备》2015年7期供稿论文;