[发明专利]一种基于EEMD和HMM的模拟电路间歇故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种基于EEMD和HMM的模拟电路间歇故障诊断方法。具体方法步骤如下：根据现有模拟电路系统制作用于测试的相同模拟电路，通过灵敏度分析得到测试电路上的关键节点，并为关键节点安装继电器，继电器闭合频率可以设置为两种模式：固定频率以模拟周期性的间歇故障，随机闭合频率以模拟随机性间歇故障。通过控制关键节点继电器的间歇性闭合可以模拟电路系统的的间歇故障运行状态，从而得到测试电路的样本数据，通过对采集到的样本数据进行EEMD处理和特征提取，构建能量特征矩阵，利用特征矩阵进行不同状态的HMM训练，使用训练好的HMM对采集到的现有模拟电路信号数据进行识别分类，能高效、准确识别现有模拟电路系统信号故障类型。

技术领域

本发明涉及模拟电路的间歇故障诊断技术领域，具体涉及一种基于EEMD和HMM的模拟电路间歇故障诊断方法。

背景技术

电路系统间歇故障是指故障持续一段有限时间，不经任何修复性维护活动，随后又自行恢复执行所需功能能力的一种故障。间歇故障是随机出现和消失的一种间歇发生、难以预料的物理现象。重复出现和消失，主要由系统内部的缺陷(不稳定的硬件和软件)引起，而发生与否取决于某些特定的系统条件。在间歇故障活跃期时，系统会产生错误结果；在间歇故障不活跃时，系统故障又将输出正确结果，且事后通常又找不到故障原因所在，由此引发虚警，造成了设备的任务中断和无效维修，导致了极大的资源浪费和重大损失。

虽然数模混合电路中80％是数字电路，但是80％的故障却是发生在模拟电路部分。模拟电路部分的故障诊断是集成电路故障诊断的瓶颈，制约着整个电子系统故障诊断技术的发展，而模拟电路中的间歇故障的诊断则是模拟电路故障诊断的首要问题，解决好了间歇故障的诊断问题，模拟电路的其他故障问题都可以得到很好的诊断与识别，所以模拟电路部分的可靠性与安全性对整个系统来说至关重要，模拟电路的间歇故障诊断和测试研究依然是电路测试领域一个极其重要的研究课题。

每个集成电路中都包含着成千上万个电子元器件，每个电子元器件都有可能会出现故障从而导致整个电路的间歇故障。针对模拟电路系统的间歇故障可能是由不同元器件引起的特点，原始信号的处理采用集合经验模态分解(EEMD)的方法，此方法可以有效的提取出原始信号中间歇故障的特征信息，能够以最大限度保留间歇故障信号的特征信息；在故障模式识别方面，隐马尔可夫模型(HMM)在模式识别方面已经取得了长足的发展，此方法能够准确的识别出相应类型的故障，取得了很好的效果。由此基于EEMD-HMM的间歇故障诊断方法可以很好的解决模拟电路系统的间歇故障的诊断问题，对环境噪声有较强的抗干扰能力，识别精度高。

发明内容

本发明的目的是提出了一种基于EEMD和HMM的模拟电路间歇故障诊断方法，本方法基于集合经验模态分解(EEMD)和隐马尔可夫模型(HMM)理论，根据现有模拟电路系统制作用于测试的相同模拟电路，通过灵敏度分析得到测试电路上的关键节点，并为关键节点安装继电器，继电器闭合频率可以设置为两种模式：固定频率以模拟周期性的间歇故障，随机闭合频率以模拟随机性间歇故障。通过控制关键节点继电器的间歇性闭合可以模拟电路系统的的间歇故障运行状态，从而得到测试电路的样本数据，通过对采集到的样本数据进行EEMD处理和特征提取，构建能量特征矩阵，利用特征矩阵进行不同状态的HMM训练，使用训练好的HMM对采集到的现有模拟电路信号数据进行识别分类，能高效、准确识别电路系统信号故障类型，具有较高的识别精度。

为达到上述目的，本发明的技术方案提供一种基于EEMD和HMM的模拟电路间歇故障诊断方法，所述方法包括以下步骤：

1)根据现有模拟电路系统制作用于测试的相同模拟电路，测试电路可进行相关节点的故障注入操作，使用灵敏度分析方法对测试电路进行分析，确定测试电路中的关键节点，选择与测试电路运行状态关联最大的几个关键节点，并为其安装相应继电器；