[发明专利]一种模拟电路健康预测方法

权利要求书

1.一种模拟电路健康预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)采集电路容差、无故障模式下的测试样本集：利用数据采集器获取待测模拟电路容差、无故障模式F⁰下的M组电压样本向量其中为采集到的无故障模式F⁰的第i组样本向量；

(2)计算电路容差、无故障模式F⁰下的M组电压样本向量的统计平均值

(3)计算电路容差、无故障模式F⁰下模拟电路测试样本容差电压增量信号集ΔV⁰：令则其中为第i个样本的容差电压增量信号；

(4)计算电路容差、无故障模式F⁰下的容差电压增量信号的基频能量熵

(5)计算无故障容差电压增量信号的最大能量熵：其中max(·)代表取最大值；

(6)利用数据采集器采集电路待测时刻电压信号v；

(7)计算电路待测时刻电压增量信号△v：其中与步骤(2)中相同，即为无故障模式下的样本向量统计平均值；

(8)计算电路待测时刻电压增量信号△v的基频能量熵H^T；

(9)计算待测电路健康指数HI：

(10)按如下规则判断电路健康情况：

若HI≥1,则判为健康；

若HI＜1,则判为电路出现故障，需要维修。

2.根据权利要求1所述的模拟电路健康预测方法，其特征在于，所述步骤(4)和(8)中，基频能量熵计算方法如下：

(a)将待处理信号赋给变量f，形成信号f：步骤(4)中，待处理信号为无故障模式F⁰下的容差电压增量信号步骤(8)中，待处理信号为电路待测时刻电压增量信号△v；

(b)确定信号f的基频信号的个数N：

(b-1)计算信号f的傅立叶变换f(ω)，找出f(ω)的J个幅度局部最大值及其所对应的频率点

(b-2)按照幅度递减的规律重排及其所对应的频率点即使L₁≥L₂≥…≥L_J；

(b-3)对数据集进行标准化处理：其中，

(b-4)设阈值若数据集中大于阈值Th的个数为M_th,则N＝M_th+1；

(c)采用经验小波变换技术求取信号f的基频信号f_n,n＝0,1,2，…N-1,N为信号f的基频信号的个数；

(d)计算各基频信号f_n的能量E_n：E_n＝<f_n,f_n>,n＝0,1,2,…N-1，其中<·>代表求内积运算；

(e)计算基频信号f_n的能量概率密度p_n：

(f)计算信号f的能量熵H：

3.根据权利要求2所述的模拟电路健康预测方法，其特征在于，所述步骤(c)中，采用经验小波变换技术求取信号f的基频信号f_n,n＝0,1,2，…N-1的具体步骤为：

(c-1)对信号f的傅立叶变换f(ω)在频带[0,π]内的前N-1个局部幅度最大值所对应的频率ω_n，n＝1,2,…,N-1按从小到大的顺序排列，令ω₀＝0,ω_N＝π，则以ω_n，n＝0，1,2,…,N为边界,将频带[0,π]分割成N个连续的频谱段，第n个频谱段表示为Λ_n＝[ω_n-1,ω_n],n＝1,2,…N，且有其中∪表示求“并”运算；

(c-2)对每个频谱段边界，以ω_n,n＝1,2,…,N-1为中心，划分过渡带区间(ω_n-τ_n,ω_n+τ_n),n＝1,2,…,N-1，则过渡带的宽带T_n＝2τ_n,n＝1,2,…,N-1，其中τ_n＝γω_n,n＝1,2,…,N-1,γ取实数区间上的任一常数,其中min(·)表示取最小值；

(c-3)确定经验小波变换的经验尺度函数和经验小波函数

式中：β(x)＝x⁴(35-84x+70x²-20x³)；和为经验尺度函数频谱形式和经验小波函数频谱形式，即时域经验尺度函数的傅里叶变换后的形式和经验小波函数的傅里叶变换后的形式，此时ω为其频率，|·|为绝对值；

(c-4)计算经验小波变换系数：

计算n＝0时的经验小波变换的近似系数

式中：f(ω)表示信号f的傅立叶变换，表示求横线下面变量的复共轭，F^-1[·]表示求括号内信号的傅立叶逆变换；

(c-5)计算信号基波f_n(t)，n＝0，1,2,…,N-1：

式中符号“*”表示卷积，和ψ_n(t)分别为经验尺度函数的时域形式和经验小波函数的时域形式。