[发明专利]采用统一空间特征的模拟电路遗传神经网络诊断系统

权利要求书

1.一种采用统一空间特征的模拟电路遗传神经网络诊断系统，其特征在于，包括以下步骤：

(1)测量各元件所有测量端口的转移阻抗，获得各故障元件的单故障空间特征、双故障空间特征和多故障空间特征，其中，双故障空间特征和多故障空间特征由单故障空间特征计算得到；对于一个含有n个元件的电路，只需要模拟n次，即得到该电路的单故障、双故障以及多故障的所有空间特征；

(2)设计神经网络分类器，输入神经元的数目和空间特征的数目相等，输出神经元个数和故障模式数目相当，隐层神经元的个数h由公式决定，其中，n为输入端数目，m为输出端数目；

(3)对各故障空间特征进行归一化和中心化预处理，得到测前统一空间特征；

(4)将归一化和中心化预处理后的样本作为其输入样本输入神经网络，利用遗传算法对该网络进行训练；当网络训练误差达到目标误差并稳定时，训练结束，作为诊断用；

(5)当电路真正发生故障时，测出各测量端口的电压，然后根据各测量端口的电压，计算各故障空间特征值；

(6)将步骤(5)中的各故障空间特征值进行预处理后，作为样本向量输入训练好的神经网络，则网络的输出就是电路故障元件的代码。

2.根据权利要求1所述的采用统一空间特征的模拟电路遗传神经网络诊断系统，其特征在于，所述步骤(1)中，通过各元件测量端口的转移阻抗，得到单故障空间特征、双故障空间特征和多故障空间特征，其具体方法为：

①对含有n个元件和m个测量端口的电路，设第i个测量端口对故障元件x的转移阻抗为z_ix，则故障元件x的单故障空间特征为(i＝1，2，...n)，该空间特征与故障的类型和故障程度没有关系，因此，不管该元件发生硬故障还是软故障，其单故障的空间特征都为x_i(i＝1，2，...n)；

②当电路发生双故障时，设发生故障的元件x和y对应的单空间特征为X_x＝[x_x1，x_x2，x_x3]和X_y＝[x_y1，x_y2，x_y3]，其中，和(i＝1，2，3)，则双故障的至间特征[a，b，c]为

a＝(x_x1x_y3-x_x3x_y1)/(x_x3x_y2-x_x2x_y3)，

b＝(x_x1x_y2-x_x2x_y1)/(x_x2x_y3-x_x3x_y2)，

c＝(x_x2x_y1-x_x1x_y2)/(x_x1x_y3-x_x3x_y1)；

③当电路发生三故障时，设发生故障的元件p、q和r对应的空间特征为X_p＝[x_p1，x_p2，x_p3，x_p4]、X_q＝[x_q1，x_q2，x_q3，x_q4]和x_r＝[x_r1，x_r2，x_r3，x_r4]，其中，(i＝1，2，3，4)，此时m＝4，则三故障的空间特征为[a，b，c，d]，空间特征各分量的计算表达式为：a=xa1-xa2xa3-xa4,]]>b=xb1-xb2xb3-xb4,]]>c=xc1-xc2xc3-xc4,]]>d=xd1-xd2xd3-xd4;]]>其中，

x_a1＝x_p1x_q4x_r3+x_p3x_q1x_r4+x_p4x_q3x_r1，x_a2＝x_p3x_q4x_r1+x_p4x_q1x_r3+x_p1x_q3x_r4，

x_a3＝x_p2x_q3x_r4+x_p3x_q4x_r2+x_p4x_q2x_r3，x_a4＝x_p3x_q2x_r4+x_p4x_q3x_r2+x_p2x_q4x_r3，

x_b1＝x_p4x_q1x_r2+x_p1x_q2x_r4+x_p2x_q4x_r1，x_b2＝x_p4x_q2x_r1+x_p2x_q1x_r4+x_p1x_q2x_r4，

x_b3＝x_p1x_q4x_r3+x_p3x_q1x_r4+x_p4x_q3x_r1，x_b4＝x_p1x_q3x_r4+x_p3x_q4x_r1+x_p4x_q1x_r3，

x_c1＝x_p1x_q2x_r3+x_p3x_q1x_r2+x_p2x_q3x_r1，x_c2＝x_p1x_q3x_r2+x_p2x_q1x_r3+x_p3x_q2x_r1，

x_c3＝x_p1x_q4x_r2+x_p4x_q2x_r1+x_p2x_q1x_r4，x_c4＝x_p2x_q4x_r1+x_p4x_q1x_r2+x_p1x_q2x_r4，

x_d1＝x_p1x_q2x_r3+x_p3x_q1x_r2+x_p2x_q3x_r1，x_d2＝x_p3x_q2x_r1+x_p1x_q3x_r2+x_p2x_q1x_r3，

x_d3＝x_p2x_q4x_r3+x_p3x_q2x_r4+x_p4x_q3x_r2，x_d4＝x_p4x_q2x_r3+x_p2x_q3x_r4+x_p3x_q4x_r2。

3.根据权利要求2所述的采用统一空间特征的模拟电路遗传神经网络诊断系统，其特征在于，所述步骤(5)中，当电路真正发生故障时，通过测得的各测量端口的电压，计算测量的特征值的具体方法为：

①单故障时，测出各测量端口的电压，计算(i＝1，2，...n)；

②双故障时，对电路激励2次，分别测出3个测量端口的电压的变化Δv＝[Δv₁，Δv₂，Δv₃]，Δw＝[Δw₁，Δw₂，Δw₃]，得到a＝(Δv₁Δw₃-Δv₃Δw₁)/(Δv₃Δw₂-Δv₂Δw₃)，b＝(Δv₁Δw₂-Δv₂Δw₁)/(Δv₂Δw₃-Δv₃Δw₂)，c＝(Δv₂Δw₁-Δv₁Δw₂)/(Δv₁Δw₃-Δv₃Δw₁)；

③三故障时，对电路激励3次，分别测出4个测量端口的电压的变化ΔUm′=[Δv1,Δv2,Δv3,Δv4],]]>ΔUm′′=[Δw1,Δw2,Δw3,Δw4]]]>和ΔUm′′′=[Δy1,Δy2,Δy3,Δy4],]]>得到a=va1-va2va3-va4,]]>b=vb1-vb2vb3-vb4,]]>c=vc1-vc2vc3-vc4,]]>d=vd1-vd2vd3-vd4;]]>其中，

v_a1＝Δv₁Δw₄Δy₃+Δv₃Δw₁Δy₄+Δv₄Δw₃Δy₁，v_a2＝Δv₁Δw₃Δy₄+Δv₃Δw₄Δy₁+Δv₄Δw₁Δy₃，

v_a3＝Δv₂Δw₃Δy₄+Δv₃Δw₄Δy₂+Δv₄Δw₂Δy₃，v_a4＝Δv₄Δw₃Δy₂+Δv₂Δw₄Δy₃+Δv₃Δw₂Δy₄，

v_b1＝Δv₄Δw₁Δy₂+Δv₁Δw₂Δy₄+Δv₂Δw₄Δy₁，v_b2＝Δv₂Δw₁Δy₄+Δv₁Δw₄Δy₂+Δv₄Δw₂Δy₁，

v_b3＝Δv₁Δw₄Δy₃+Δv₃Δw₁Δy₄+Δv₄Δw₃Δy₁，v_b4＝Δv₃Δw₄Δy₁+Δv₄Δw₁Δy₃+Δv₁Δw₃Δy₄，

v_c1＝Δv₁Δw₂Δy₃+Δv₃Δw₁Δy₂+Δv₂Δw₃Δy₁，v_c2＝Δv₃Δw₂Δy₁+Δv₁Δw₃Δy₂+Δv₂Δw₁Δy₃，

v_c3＝Δv₁Δw₄Δy₂+Δv₄Δw₂Δy₁+Δv₂Δw₁Δy₄，v_c4＝Δv₂Δw₄Δy₁+Δv₄Δw₁Δy₂+Δv₁Δw₂Δy₄，

v_d1＝Δv₁Δw₂Δy₃+Δv₃Δw₁Δy₂+Δv₂Δw₃Δy₁，v_d2＝Δv₃Δw₂Δy₁+Δv₁Δw₃Δy₂+Δv₂Δw₁Δy₃，

v_d3＝Δv₂Δw₄Δy₃+Δv₃Δw₂Δy₄+Δv₄Δw₃Δy₂，v_d4＝Δv₄Δw₂Δy₃+Δv₂Δw₃Δy₄+Δv₃Δw₄Δy₂。