基于L-M算法的雷达板级电路快速故障诊断

新型雷达可更换的板级电路很多,为了快速诊断板级电路故障,将一种基于L-M算法的神经网络用于故障诊断;分析了L-M算法BP网络进行雷达板级电路故障诊断的原理;建立了故障诊断样本训练和测试平台;并以实例在该平台上对L-M算法BP网络进行训练和实际诊断,结果表明,该方法诊断准确性高,比其它方法更为快速有效,较好地解决了雷达可更换板级电路的故障诊断问题。     

Fault Diagnosis of Power Electronic Circuits Based on Adaptive Simulated Annealing Particle Swarm Optimization

In the field of energy conversion, the increasing attention on power electronic equipment is fault detection and diagnosis. A power electronic circuit is an essential part of a power electronic system. The state of its internal components affects the performance of the system. The stability and reliability of an energy system can be improved by studying the fault diagnosis of power electronic circuits. Therefore, an algorithm based on adaptive simulated annealing particle swarm optimization (ASAPSO) was used in the present study to optimize a backpropagation (BP) neural network employed for the online fault diagnosis of a power electronic circuit. We built a circuit simulation model in MATLAB to obtain its DC output voltage. Using Fourier analysis, we extracted fault features. These were normalized as training samples and input to an unoptimized BP neural network and BP neural networks optimized by particle swarm optimization (PSO) and the ASAPSO algorithm. The accuracy of fault diagnosis was compared for the three networks. The simulation results demonstrate that a BP neural network optimized with the ASAPSO algorithm has higher fault diagnosis accuracy, better reliability, and adaptability and can more effectively diagnose and locate faults in power electronic circuits.     

非平稳信号特征提取在航空发动机故障诊断中的应用

在航空发动机早期故障诊断中,特征提取是早期诊断的重要过程之一.文中以航空发动机转子故障为研究对象,给出了基于经验模式分解、小波分析为核心的故障特征提取方法,并作了针对性的比较研究.在matlab7.0环境下开发了一个故障特征提取软件系统.研究结果表明:基于经验模式分解的时频分析方法可以很有效地提取到非平稳故障特征信号,是一种适合于非线性信号处理的方法.     

基于改进MP的稀疏表示快速算法及其滚动轴承故障特征提取应用

在恒定转速情况下,旋转机械中滚动轴承的局部故障往往导致周期性冲击,从而产生周期性瞬态振动信号。对局部故障的瞬态特征提取一直是故障检测的关键问题。基于匹配追踪(Matching Pursuit,MP)算法的稀疏分解是一种信号自适应分解算法,是强噪声背景下微弱特征提取的有效方法之一。针对滚动轴承故障振动信号稀疏表示过完备字典的选择与构造问题,基于相关滤波法优选与冲击波形匹配的Laplace小波原子构造稀疏表示中的过完备字典;针对基本匹配追踪算法计算量大、效率低的问题,结合FFT快速运算特性,通过互相关运算替换基本匹配追踪算法中的内积运算,研究基于改进MP的稀疏表示快速算法,进而提高计算效率。仿真与滚动轴承故障实验分析结果表明该算法能准确的提取滚动轴承故障特征且计算效率高。     

Low-Power STDR CMOS Sensor for Locating Faults in Aging Aircraft Wiring

A CMOS sensor used to locate intermittent faults on live aircraft wires is presented. A novel architecture was developed to implement the Sequence Time Domain Reflectometry method on a 0.5-mum integrated circuit. The sensor locates short or open circuits on active wires with an accuracy of +/-1 ft when running at a clock speed of 100 MHz. A novel algorithm is proposed that utilizes the shape of the correlation peak to account for sub-bit delay, thus increasing the accuracy of fault location. The power consumed by the microchip is 39.9 mW     

基于EMD与GA-PLS的特征选择算法及应用

针对振动信号非平稳性和特征优化选择的问题,提出一种基于EMD和GA-PLS的特征选择算法。在该算法中,首先,采用EMD方法将振动信号分解成多个固有模态函数(Intrinsic Mode Function, IMF),对IMF分量建立自回归（AR）模型,以AR模型系数和残差作为初始特征向量,然后,遗传算法与偏最小二乘法相结合(GA-PLS)的算法对初始特征向量进行筛选得到新的特征向量,最后,以新的特征向量为输入,建立分类器,用来识别手动换向阀的工作状态和判断故障类型。实验结果表明,采用该特征选择算法能准确地选择出特征,并能应用于手动换向阀的故障诊断     

基于EMD和分形盒维数的旋转机械耦合故障诊断方法研究

针对旋转机械耦合故障的诊断问题,提出一种基于EMD（Empirical Mode Decomposition）和分形盒维数的诊断方法。该方法结合EMD对非线性信号处理的自适应性和分形盒维数能对非线性行为定量描述的特点,先对故障信号进行EMD处理,得到含有故障特征的本征模式函数(Intrinsic Mode Function,简称IMF),然后求出各IMF的盒维数,通过盒维数的比较分析进行故障诊断。构造了含有裂纹-碰摩-松动耦合故障的转子-轴承系统动力学模型,用龙格库塔法求出故障模型振动信号。通过对耦合故障信号进行分析,得到耦合故障特征向量,并与传统的边界谱诊断方法比较,证明该方法对旋转机械耦合故障诊断的有效性和优越性。     

基于线性局部切空间排列维数化简的故障诊断

为实现旋转机械故障诊断方法的自动化、高精度及通用性,提出基于线性局部切空间排列(Linear LocalTangent Space Alignment,LLTSA)维数化简的故障诊断模型。首先结合经验模式分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和自回归(Autoregression,AR)模型系数构造全面表征不同故障特性的混合域特征集,再利用LLTSA将高维混合域特征集化简为故障区分度更好的低维特征矢量,并输入到最近邻分类器(K-nearest Neighbors Classifier,KNNC)中进行故障模式识别。所提出的诊断模型充分融合混合域特征融合在故障特征的全面提取、LLTSA在信息的有效化简及KNNC在分类决策方面的优势,实现诊断方法的自动化、高识别率及较好的通用性。用深沟球轴承不同部位、不同程度故障诊断实例验证该模型的有效性。     

基于低秩稀疏分解算法的航空锥齿轮故障诊断

锥齿轮是航空发动机传动系统改变传动方向和传递功率的核心部件,常工作于高速、重载的条件下,不可避免发生齿面损伤及疲劳断裂等故障,其故障模式复杂、背景噪声强烈,难以有效诊断。针对上述问题,研究了旋转机械特征的自相似属性,分析了观测信号中干扰信息和特征信息的奇异值分布差异性,建立了二维特征矩阵的奇异值稀疏低秩先验,并将其建模为稀疏核范数正则描述,进而构建了低秩稀疏分解模型,提出了基于广义块坐标优化理论的模型求解算法框架。将算法用于滑油附件锥齿轮的故障诊断,有效地辨识了潜在的故障,并与经典的稀疏正则和标准的谱峭度算法进行对比分析,结果证实了算法的优越性。     

神经网络在电路诊断中的应用

目的：阐述了目前电路基于数据库技术和人工智能专家系统及神经网络原理的故障诊断系统。方法：将所记录的模糊症状输入到系统中，通过模糊运算后，运用神经网络学习算法来寻找故障类型。结果：介绍了人工神经网络技术在电路诊断中的应用，并给出系统故障诊断软件的设计，结论：所用专家系统和神经网络相结合的方法改进电子电路故障诊断是可行的。     

基于神经网络的某装备电路单元故障诊断研究

某装备是一种较为先进的防空武器系统.该系统结构和电路复杂,元器件种类与品种多,技术保障中其性能检测与故障诊断的难度大.为此,针对系统电路单元功能模块的组成情况,进行了单元电路模块化诊断方法研究.以该装备某单元电路板为例,介绍了利用神经网络和模式识别相结合,实现功能模块的故障判断并对故障元器件定位的方法.结果表明:这种方法能够大大降低测前仿真的工作量,提高故障诊断的精度和速度,增强该武器装备的维修保障能力.     

基于EMD与神经网络的滚动轴承故障诊断方法

针对滚动轴承故障振动信号的非平稳特征，提出了一种基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition，简称EMD)和神经网络的滚动轴承故障诊断方法。该方法首先对原始信号进行了经验模态分解，将其分解为多个平稳的固有模态函数(Intrinsic Mode function，简称IMF)之和，再选取若干个包含主要故障信息的IMF分量进行进一步分析，由于滚动轴承发生故障时，加速度振动信号各频带的能量会发生变化，因而可从各IMF分量中提取能量特征参数作为神经网络的输入参数来识别滚动轴承的故障类型。对滚动轴承的正常状态、内圈故障和外圈故障信号的分析结果表明，以EMD为预处理器提取各频带能量作为特征参数的神经网络诊断方法比以小波包分析为预处理器的神经网络诊断方法有更高的故障识别率，可以准确、有效地识别滚动轴承的工作状态和故障类型。     

基于特征优选和GA-SVM的滚动轴承智能评估方法

针对滚动轴承等旋转机械设备零部件的退化状态识别问题,研究并提出一种基于支持向量机(support vector machine,SVM)的智能评估方法。对于在线持续输出的轴承振动信号,采用时域方法和集成经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)能量熵提取轴承特征,并基于相关性、单调性和鲁棒性进行特征选择。综合考虑三个指标,计算选择准则,得到最终的退化特征。针对SVM参数选择困难问题,使用遗传算法(genetic algorithm,GA)优化SVM参数,确定参数最优值。定义轴承性能退化指标,用三种不同故障类型的轴承数据训练模型。分别输入不同故障的轴承全寿命周期数据,得到轴承故障的类型和性能退化曲线,确定早期故障点,并对方法进行对比和验证。实验表明,模型故障诊断平均准确率为97.69%,性能退化评估曲线结果准确,早期故障检测能力强。     

基于灵敏度预分类的BP神经网络故障诊断方法

故障特征信息的获取和处理对电路故障的可靠分类和准确诊断有很大的影响．在电路故障诊断时,对于不同的故障模式,存在信息混叠的现象,需要解决特征信息的有效提取和故障的可靠分类等问题．为此,本文提出了一种结合灵敏度特性分析的BP神经网络故障诊断方法．基本思想是通过灵敏度的计算,对电路故障样本作预分类,再根据电路灵敏度的计算结果分别提取相应特征信息,以此构造故障样本特征集,然后作为BP神经网络的输入对网络训练,并进行故障诊断．对滤波器的仿真结果表明,该方法能分类不同的元件故障,且对模拟电路故障诊断的平均正确率优于传统方法．     

利用小波分析和EMD的机械故障特征提取

故障特征提取是机械设备故障诊断的关键所在。利用小波变换多分辨率分析和经验模式分解的时频特性,将某机械运转机构的振动信号进行分解及重构,得到原始信号在不同频段上分布的详细信息,进而对不同尺度下的细节信号进行频谱分析,通过对比提取出运转过程中的失步故障特征。     

一种数字电路板故障定位的实用方法

一个系统或电路在设计和制造过程中以及运行过程中往往存在着故障，如何找出系统或电路中的故障，并区分它们是帮位的任务。利用夹具作为辅助工具，用夹具的移动来踊跃故障引线，以达到故障尽快定位的目的。     

改进EMD和HMM的齿轮故障诊断方法应用

首先针对EMD算法中端点效应问题,采用镜像延拓法进行算法改进;而后提出一种相关度选取IMF方法,对分解得到的IMF进行相关分析,选出敏感IMF;进而将有效IMF能量比作为故障特征,采用HMM分类器进行故障识别以实现齿轮的故障诊断,实验结果表明了改进EMD和HMM方法的有效性。     

A new adaptive analog test and diagnosis system

This paper presents a low-cost analog test system with diagnosis capabilities. The tester is able to detect faults in any linear circuit by learning a reference circuit behavior in a first step, and comparing this behavior against the output of the circuit under test in a second step. For a faulty circuit, a third step takes place to locate the fault. The diagnosis method consists in injecting probable faults in a mathematical model of the circuit, and later comparing its output with the output of the real faulty circuit. This system has been successfully applied to a case study, a biquad filter. Soft, large, and hard deviations on components, as well as faults in operational amplifiers, were considered. Experimental results have proven the feasibility and efficiency of the proposed test and diagnosis system     

噪声协助的EMD-1.5维谱信号抗混分解与特征提取

针对大型动力装备核心部件微弱故障特征信息提取问题,提出了一种噪声协助的EMD-1.5维谱故障诊断方法。经验模式分解(EMD)方法中,信号极值点间隔特性影响模式混淆现象的出现,针对此状况提出信号极值点间隔特性评价方法,分析高斯白噪声有助于信号抗混分解原理,通过对原始信号加入高斯白噪声得到噪声协助的EMD方法,提高信号抗混分解能力。将1.5维谱与噪声协助的EMD方法结合,得到一种新的故障特征提取方法,该方法具有对信号进行有效抗混分解、提取非线性耦合等特性,并以此来提取故障的微弱特征信息。通过仿真研究与电力机车滚动轴承的故障诊断工程实例,验证了该方法的有效性。     

基于小波包变换和随机森林算法的光伏系统故障分类

针对光伏系统故障分类问题,提出一种小波包变换和随机森林算法相结合的故障分类方法。采集光伏系统的故障电压数据,利用小波包变换对电压信号进行分解,提取各频带能量作为故障特征,将特征样本送入随机森林算法中进行分类。随机森林算法是结合集成学习理论和随机子空间方法的一种算法,可以对多种故障做出准确分类。使用PSCAD/EMTDC搭建独立光伏发电系统,选取12种故障进行模拟,得到600个故障样本,选取其中360个样本用于训练分类器,240个样本用于测试分类器的分类性能。仿真结果表明:该方法可有效辨别光伏系统的12种故障,分类准确率达到97.92%。与RBF神经网络分类器相比,故障分类准确率提高了4.17%,对进一步实现光伏系统故障诊断研究具有重要意义。