[发明专利]基于定性推理的放大电路故障传播分析方法

说明书

（一）技术领域：

本发明涉及一种基于定性推理的放大电路故障传播分析方法，利用层次化定性建模与定性推理对放大电路中单点故障的传播过程进行分析，得到放大电路的故障影响分析结果，该方法属于可靠性建模与仿真分析领域。

（二）背景技术：

故障传播是可靠性系统工程研究的前沿方向之一，其本质是故障信号在网络中的流动过程，正是网络各组成单元间的连接决定了故障信号具有可传播性。电路故障传播研究的是故障信号在电路中的传递情况，以及局部故障造成的周围电路或电路整体功能的影响，该研究可以为电路故障诊断、FMEA、测试性分析、潜通路分析等技术的智能化和自动化发展提供支持，对可靠性系统工程的发展意义重大。

目前，国内外关于电路故障传播分析的研究主要分为基于图论、基于petri网、基于复杂网络、基于元胞自动机，以及基于定性推理分析这五种。相比于其它四种方法，定性推理分析方法由于其适用范围广、建模简单等特点具有明显优势，已逐渐成为相关领域的热点研究方向。特别是在大规模复杂系统定量建模和仿真困难的情况下，利用定性推理分析方法能够建立相对简单的模型，处理符号、语言和图形等多种形式的信息，易于使用。然而，现有的一些定性建模、分析工具，如Connectivity Method、DIANA系统、SPS方法等，都着重解决电路的结构性故障（如开路与短路），而很少考虑性能参数变化引起的非结构性故障。

鉴于此，本发明主要针对放大电路中的结构性故障与非结构性故障，提出一种基于定性推理的智能化故障传播推理分析方法，完成对放大电路的故障影响分析，以解决放大电路系统中故障传播带来的种种实际问题。

（三）发明内容：

1、目的：本发明的目的是提供一种基于定性推理的放大电路故障传播分析方法，它是针对放大电路中的结构性故障与非结构性故障，通过对电路元器件、功能模块、电路系统完成层次化定性建模，建立放大电路的故障传播定性网络模型，并制定相应的故障传播推理机制，利用定性推理的方法完成对所建模型的故障传播分析。本发明旨在扩展故障传播领域现有定性分析方法与工具的适用范围，以解决放大电路系统中因故障传播造成的种种实际问题。

2、技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的。

首先引入几个基本定义。

定义1：故障信号：电性能信号偏离其标称值的表示，包括偏离的方式和程度，符号为I，以六维向量的形式表示，表达式如下。

I=[u/i，DC/AC，直流偏置，频率，幅值；强度]

其中，向量各维参数含义如下所示。

定义2：故障传播阻值：表示电路中节点对故障信号的抵御能力，即输入信号偏移影响输出信号偏移的难易程度，符号为L，表达式如下。

其中，∞、high、1、low、0为描述故障传播阻值的五种定性值。

定义3：连通性模型：一种定性推理模型，通过有向图的形式给出电路系统中元器件不同输入故障信号与输出故障信号之间的匹配关系及其成立条件。连通性模型示意图如图1所示。

定义4：定性网络模型：一种由连通性模型构成的多层次网络模型，其层次划分与电路系统的层次划分相对应。定性网络中的每一层都用有向图的形式表示组成单元间物理或功能逻辑的连接关系和故障信号传输方向，网络中的节点为相应层次实际物理结构（元器件、功能模块、电路系统）的定性表达。放大电路系统定性网络模型示意图如图2所示。

定义5：节点影响机制：输入故障信号I_in使元器件受影响，产生特定输出故障信号I_out的规则。包含如下两方面内容。

（1）故障信号属性匹配关系：如图1所示。实线代表存在输入输出故障信号匹配关系，虚线表示输入故障信号I_in不传播，即不产生输出故障信号I_out。针对具有不同属性的输入故障信号I_in，通过图1所示对应关系，可得到其相应的输出故障信号I_out的属性以及故障传播阻值L。

（2）故障信号强度转换规则：如表格1所示。根据故障传播阻值L，判定元器件对故障信号的影响，以及输入输出故障信号之间的强度变化关系。

表格1故障信号强度转换规则