【摘要】：模擬電路故障測(cè)試和診斷是目前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題,在諸多模擬電路故障診斷方法中,故障字典法是最成熟和最具有實(shí)用價(jià)值的一種方法。故障字典技術(shù)包含三項(xiàng)重要內(nèi)容:故障字典的構(gòu)建,測(cè)點(diǎn)(包括測(cè)試激勵(lì),測(cè)試參量和物理測(cè)點(diǎn)等)選擇和故障診斷。由于現(xiàn)代電路集成度越來(lái)越高,對(duì)測(cè)點(diǎn)的數(shù)目限制相當(dāng)嚴(yán)格,所以測(cè)點(diǎn)選擇具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。鑒于故障字典法應(yīng)用的廣泛性和測(cè)點(diǎn)選擇的重要性,本文重點(diǎn)討論故障字典法的測(cè)點(diǎn)選擇問(wèn)題。根據(jù)研究的深入和遞進(jìn)關(guān)系,本文主要包含三個(gè)方面的內(nèi)容:基于整數(shù)編碼表的測(cè)點(diǎn)選擇方法(包括局部最優(yōu)和全局最優(yōu)解的討論);基于故障對(duì)編碼的編碼方法和建立在其基礎(chǔ)之上的測(cè)點(diǎn)選擇方法;測(cè)點(diǎn)選擇過(guò)程中對(duì)容差的處理方法。 1.基于整數(shù)編碼表的的測(cè)點(diǎn)選擇方法研究。這部分研究?jī)?nèi)容主要包含以下幾方面: 1)對(duì)現(xiàn)有的測(cè)點(diǎn)選擇算法的分析。目前基于整數(shù)編碼表技術(shù)的測(cè)點(diǎn)選擇算法大都屬于貪婪式搜索方法,這些算法包括兩個(gè)要素:搜索策略和測(cè)點(diǎn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。本文分別從算法精度和時(shí)間復(fù)雜度兩方面,對(duì)各種測(cè)點(diǎn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)點(diǎn)選擇策略進(jìn)行了深入的理論分析和詳盡的統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較。糾正了目前存在的一些錯(cuò)誤結(jié)論,為今后的研究工作提供一個(gè)指導(dǎo)方向:應(yīng)該重點(diǎn)研究測(cè)點(diǎn)選擇策略。 2)新的測(cè)點(diǎn)選擇策略A。將深度優(yōu)先的啟發(fā)式圖搜索算法應(yīng)用于測(cè)點(diǎn)選擇。首先將根節(jié)點(diǎn)初始化為所有待診斷故障;然后用所有備選測(cè)點(diǎn)擴(kuò)展此根節(jié)點(diǎn);最后從擴(kuò)展出的節(jié)點(diǎn)中選擇最優(yōu)的一個(gè)作為下一步擴(kuò)展對(duì)象。如此循環(huán),直至所有故障都被隔離。因此測(cè)點(diǎn)選擇過(guò)程就轉(zhuǎn)化為圖節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展過(guò)程,從根節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)(不含未被隔離故障的節(jié)點(diǎn))路徑上的測(cè)點(diǎn)就構(gòu)成了最終解。該策略的優(yōu)點(diǎn)是每一次測(cè)點(diǎn)選擇都是建立在以前選擇結(jié)果之上的,因此保證了每個(gè)被選測(cè)點(diǎn)的有效性。 3)基于上文提出的啟發(fā)式圖搜索算法,提出一種更為精確的基于Rollout算法的測(cè)點(diǎn)選擇方法RA。假定在圖的某層有N_T個(gè)節(jié)點(diǎn),從該層每個(gè)圖節(jié)點(diǎn)出發(fā)都運(yùn)行一遍啟發(fā)式圖搜索算法,得到N_T個(gè)最優(yōu)測(cè)點(diǎn)集,從中找出一個(gè)含有最少測(cè)點(diǎn)的集,其對(duì)應(yīng)的根節(jié)點(diǎn)就是最終被選測(cè)點(diǎn),作為Rollout算法下一次擴(kuò)展對(duì)象。與其他局部最優(yōu)方法相比,該方法的到的結(jié)果更為精確。 4)全局最優(yōu)測(cè)點(diǎn)選擇算法A~*。根據(jù)信息理論和M進(jìn)制編碼規(guī)則,首先給出了啟發(fā)函數(shù)的計(jì)算方法,推導(dǎo)出圖節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造方法和擴(kuò)展規(guī)則;然后在此基礎(chǔ)上給出了用于測(cè)試節(jié)點(diǎn)優(yōu)選的啟發(fā)式圖搜索A~*算法;最后進(jìn)行的分析試驗(yàn)表明本算法既克服了局部尋優(yōu)方法不能找到全局最小測(cè)點(diǎn)集的缺點(diǎn),又能顯著降低傳統(tǒng)窮舉搜索算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。 2.給出一種故障對(duì)編碼技術(shù)和基于此技術(shù)的測(cè)點(diǎn)選擇方法。首先將所有待隔離故障兩兩組對(duì)。對(duì)于i行故障對(duì),如果能被測(cè)點(diǎn)j隔離,則對(duì)應(yīng)故障對(duì)表的元素D_(i,j)= 1,否則D_(i,j)= 0。該編碼方法充分體現(xiàn)了每個(gè)測(cè)點(diǎn)的故障隔離能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于此技術(shù)的測(cè)點(diǎn)選擇算法比基于整數(shù)編碼方法的窮舉算法得到的結(jié)果更精確、時(shí)間復(fù)雜度更低。 3.研究了模擬故障字典測(cè)點(diǎn)選擇不可回避的容差問(wèn)題。針對(duì)斜率故障模型,本文從兩方面來(lái)解決容差問(wèn)題:一是在實(shí)際電路運(yùn)行過(guò)程中獲得斜率故障曲線的交點(diǎn),此交點(diǎn)就包含了實(shí)際電路元件的容差信息;二是本文給出了解析和仿真兩種方法來(lái)獲得特征區(qū)域。給出的方法較好解決了斜率故障模型中的容差問(wèn)題。進(jìn)而給出了考慮容差情況下的測(cè)點(diǎn)選擇方法。 4.將本文的測(cè)點(diǎn)選擇方法推廣到系統(tǒng)級(jí)測(cè)點(diǎn)選擇和序貫測(cè)試問(wèn)題。由于時(shí)間復(fù)雜度太高,傳統(tǒng)的序貫測(cè)試算法對(duì)于測(cè)點(diǎn)數(shù)大于12的系統(tǒng)就無(wú)能為力了。鑒于此,本文將序貫測(cè)試問(wèn)題拆分為測(cè)點(diǎn)選擇與序測(cè)試設(shè)計(jì)兩個(gè)問(wèn)題。測(cè)點(diǎn)選擇問(wèn)題用A*算法解決。序測(cè)試設(shè)計(jì)問(wèn)題用AO~*算法解決。本文提出的方法更符合可測(cè)性設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流程,試驗(yàn)和復(fù)雜度分析表明該方法能顯著降低傳統(tǒng)方法的時(shí)間復(fù)雜度。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類(lèi)號(hào)】：TH165.3
【圖文】：

2.4.1 精度分析在進(jìn)行理論分析前，首先考慮一個(gè)例子。例2-1：帶通濾波電路。電路如圖2-1所示，這是一個(gè)被眾多文獻(xiàn)[49，57-60]所使用的實(shí)驗(yàn)電路。為了便于比較，本文也采用此電路進(jìn)行分析說(shuō)明。激勵(lì)信號(hào)頻率為1kHz，有效值為4V的正弦波。總共有18個(gè)潛在硬故障源1 18f ~f ，11個(gè)備選測(cè)圖 2-1 帶通濾波電路點(diǎn)1 11n ~n 。不同故障情況下各個(gè)測(cè)點(diǎn)上的電壓值通過(guò)仿真獲得，然后用前文所述整數(shù)編碼方法進(jìn)行編碼，?

61個(gè)故障需要8個(gè)測(cè)點(diǎn)，17個(gè)故障字典需要7個(gè)測(cè)點(diǎn)。即83%的情況下都含有1至2個(gè)冗余測(cè)點(diǎn)。圖2-2也清楚的表示了策略2相對(duì)于策略1的精確性。從該圖很明顯的看出策略2找到的結(jié)果含有的測(cè)點(diǎn)不超過(guò)7個(gè)，而策略1得到的結(jié)論是測(cè)點(diǎn)數(shù)不少于7個(gè)。因此策略2能大幅提高結(jié)果的精確度。同樣的結(jié)論可以通過(guò)比較表2-11和表2-13的對(duì)應(yīng)列得到。但同時(shí)應(yīng)該看到，采用策略2后，程序運(yùn)行的平均時(shí)間在1.2秒左右，是采用策略1的6倍。可以得出結(jié)論：策略2在精度方面優(yōu)于策略1，但是時(shí)間復(fù)雜度更高。圖 2-2 策略 1 與策略 2 的比較相關(guān)博士學(xué)位論文 2011年 第12期 工程科技Ⅱ輯 C029-11-34

【共引文獻(xiàn)】

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3 賀U

本文編號(hào)：2715071