[发明专利]基于多项式拟合与状态监测的模拟电路故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种基于多项式拟合与状态监测的模拟电路故障诊断方法，获取测点的传输函数，分析模拟电路的模糊组信息，确定每个模糊组的代表故障元件，基于传输函数得到各个代表故障元件的特征矩阵，构建多项式拟合的超定方程组，计算得到各个代表故障元件对应的系数向量，当模拟电路发生故障时，对测点进行状态监测，获得测试矩阵和常数项矩阵，求使得测试矩阵与各个代表故障元件特征向量确定的方程具有最小二乘距离的特征向量，对应的代表故障元件即为故障诊断结果。采用本发明可以有效实现对模拟电路的故障诊断。

技术领域

本发明属于模拟电路故障诊断技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于多项式拟合与状态监测的模拟电路故障诊断方法。

背景技术

随着集成电路的快速发展，为了提高产品性能、降低芯片面积和费用，需将数字和模拟元件集成在同一块芯片上。据资料报道，虽然模拟部分仅占芯片面积的5％，但其故障诊断成本却占总诊断成本的95％，模拟电路故障诊断一直是集成电路工业中的一个“瓶颈”问题。现阶段已经有一些发展的比较完善的模拟电路故障诊断理论应用到实际中了，例如：测前模拟诊断法中的故障字典法测后模拟诊断法中的元件参数辨识法和故障验证法。但这些方法仅能处理离散的参数故障和硬故障，不能完整诊断模拟元件的连续参数故障。复数域圆模型能够完整建模模拟元件的所有参数漂移故障，是一种软硬统一的故障诊断模型。

图1是二阶托马斯模拟滤波电路的拓扑图。如图1所示，Vout为测点，该电路模糊组情况为：{R₁}、{R₂}、{R₃,C₁}、{R₄,R₅,R₆,C₂}。模糊组内部元件的故障不可区分。模糊组之间的故障理论上都能被区分。每个模糊组选出一个元件作为代表性故障元件。图2是图1所示电路中代表性故障元件的特征曲线。他们的公共交点为无故障点。除去此点，各曲线无交点，即所有故障的所有参数故障产生的输出电压都不同，是可以被区分的。但是如果考虑无故障元件存在±5％的容差，则每个代表性故障的特征曲线应该在一定范围内变化。图3是图2中代表性故障元件含容差的特征区域。如图3所示，此时特征曲线变成了特征区域，各特征区域存在重叠区域。图4是图3中特征区域的重叠区域标识图。图4中黑色部分表示特征区域的重叠区域。重叠区域说明原本能够区分的不同故障源的故障，由于容差影响，导致这些故障具有相同的特征，从而不可分。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于多项式拟合与状态监测的模拟电路故障诊断方法，对各个模糊组中代表故障元件的数据进行多项式拟合得到系数向量作为特征向量，在模拟电路故障时通过状态监测得到测试矩阵，通过与各个系数向量的最小二乘距离得到故障诊断结果。

为实现上述发明目的，本发明基于多项式拟合与状态监测的模拟电路故障诊断方法包括以下步骤：

S1：获取模拟电路在测点t处的传输函数；

S2：分析得到模拟电路经测点t输出电压进行故障诊断的模糊组信息，将得到的模糊组数量记为N，每个模糊组选取一个元件作为代表故障元件；

S3：对于每个代表故障元件，分别采用以下方法获取代表故障元件的特征矩阵：

令第i个代表故障元件的参数值p_i在可能取值范围[p_{i min},p_{i max}]中随机取M个值，p_{i min}、p_{i max}分别表示p_i的最小可能取值和最大可能取值，i＝1,2,…,N，其余故障元件参数值在容差范围内取值，根据传输函数得到预设激励信号下第i个代表故障元件第m次取值对应的传输函数值根据每个代表故障元件的M个传输函数值构建大小为M×2的代表故障元件特征矩阵H_i：