論文摘要：分析了模擬電路故障診斷的重要性和目前存在的困難，對基於小渡分析理論和神經網絡理論的模擬電路故障診斷方法進行了綜述．指出了小波神經網絡應用於模擬電路故障診斷存在的問題和未來的應用前景。
論文關鍵詞：模擬電路；故障診斷；小波神經網絡
模擬電路故障診斷在理論上可概括為:在已知網絡拓撲結構、輸人激勵和故障響應或可能已知部分元件參數的情況下，求故障元件的參數和位置。
儘管目前模擬電路故障診斷理論和方法都取得了不少成就，提出了很多故障診斷方法，如故障字典法、故障參數識別法、故障驗證法等。但是由於模擬電路測試和診斷有其自身困難，進展比較緩慢。其主要困難有:模擬電路中的故障模型比較複雜，難以作簡單的量化;模擬電路中元件參數具有容差，增加了故障診斷的難度;在模擬電路中廣泛存在着非線性問題，為故障的定位診斷增加了難度;在一個實用的模擬電路中，幾乎無一例外地存在着反饋迴路，仿真時需要大量的複雜計算;實際的模擬電路中可測電壓的節點數非常有限.導致可用於作故障診斷的信息量不夠充分，造成故障定位的不確定性和模糊性。
因此，以往對模擬電路故障診斷的研究主要停留在中小規模線性無容差或小容差的情況，有些方法也已成功地應用於工程實際。但如何有效地解決模擬電路的容差和非線性問題，如何解決故障診斷的模糊性和不確定性等是今後迫切需要解決的問題。小波神經網絡則因其利於模擬人類處理問題的過程、容易顧及人的經驗且具有一定的學習能力等特點，所以在這一領域得到了廣泛應用。
1小波分析理論在模擬電路故障診斷中的應用現狀分析
簡單地講，小波就是一個有始有終的小的“波浪”小波分析源於信號分析，源於函數的伸縮和平移，是Fourier分析、Gabor分析和短時Fourier分析發展的直接結果。小波分析的基木原理是通過小波母函數在尺度上的伸縮和時域上的平移來分析信號，適當選擇母函數.可以使擴張函數具有較好的局部性，小波分析是對信號在低頻段進行有效的逐層分解，而小波包分析是對小波分析的一種改進，它為信號提供了一種更加精細的分析方法，對信號在全頻段進行逐層有效的分解，更有利於提取信號的特徵。因此，它是一種時頻分析方法。在時頻域具有良好的局部化性能並具有多分辨分析的特性，非常適合非平穩信號的奇異性分析。如:利用連續小波變換可以檢測信號的奇異性，區分信號突變和噪聲，利用離散小波變換可以檢測隨機信號頻率結構的突變。
小波變換故障診斷機理包括:利用觀測器信號的奇異性進行故障診斷以及利用觀測器信號頻率結構的變化進行故障診斷。小波變換具有不需要系統的數學模型、故障檢測靈敏準確、運算量小、對噪聲的抑制能力強和對輸入信號要求低的優點。但在大尺度下由於濾波器的時域寬度較大，檢測時會產生時間延遲，且不同小波基的選取對診斷結果也有影響。在模擬電路故障診斷中，小波變換被有效地用來提取故障特徵信息即小波預處理器之後，再將這些故障特徵信息送人故障分類處理器進行故障診斷。小波分析理論的應用一般被限制在小規模的範圍內，其主要原因是大規模的應用對小波基的構造和存儲需要的花費較大。
2神經網絡理論在模擬電路故障診斷中的應用分析
人工神經網絡(ANN)是在現代神經科學研究成果的基礎上提出來的，是一種抽象的數學模型，是對人腦功能的模擬。經過十幾年的發展，人工神經網絡已形成了數十種網絡，包括多層感知器Kohomen自組織特徵映射、Hopfield網絡、自適應共振理論、ART網絡、RBF網絡、概率神經網絡等。這些網絡由於結構不同，應用範圍也各不相同。由於人工神經網絡本身不僅具有非線性、自適應性、並行性、容錯性等優點以及分辨故障原因、故障類型的能力外，而且訓練過的神經網絡能儲存有關過程的知識，能直接從定量的、歷史故障信息中學習。所以在20世紀80年代末期，它已開始應用於模擬電路故障診斷。隨着人工神經網絡的不斷成熟及大量應用，將神經網絡廣泛用於模擬電路的故障診斷已是發展趨勢。BY神經網絡由於具有良好的模式分類能力，尤其適用於模擬電路故障診斷領域，因而在模擬電路故障診斷系統中具有廣泛的應用前景，也是目前模擬電路故障診斷中用得較多而且較為有效的一種神經網絡。
3小波神經網絡的應用進展分析
3,1小波分析理論與神經網絡理論結合的必要性
在神經網絡理論應用於模擬電路故障診斷的過程中，神經網路對於隱層神經元節點數的確定、各種參數的初始化和神經網絡結構的構造等缺乏更有效的理論性指導方法，而這些都將直接影響神經網絡的實際應用效果。小波分析在時域和頻域同時具有良好的局部化特性，而神經網絡則具有自學習、並行處理、自適應、容錯性和推廣能力二因此把小波分析和神經網絡兩者的優點結合起來應用於故障診斷是客觀實際的需要。
目前小波分析與神經網絡的結合有兩種形式，一種是先利用小波變換對信號進行預處理，提取信號的特徵向量作為神經網絡的輸人，另一種則是採用小波函數和尺度函數形成神經元，達到小波分析和神經網絡的直接融合第一種結合方式是小波神經網絡的鬆散型結合，第二種結合方式是小波神經網絡的緊緻型結合。
3.2小波分析理論與神經網絡理論的結合形式
小波與神經網絡的鬆散型結合，即:用小波分析或小波包分析作為神經網絡的前置處理手段，為神經網絡提供輸人特徵向魚具體來説就是利用小波分析或小波包分析，把信號分解到相互獨立的頻帶之內，各頻帶內的能童值形成一個向覺，該向童對不同的故障對應不同的值，從而可作為神經網絡的`輸入特徵向量一旦確定神經網絡的輸入特徵向童，再根據經驗確定採用哪種神經網絡及隱層數和隱層單元數等，就可以利用試驗樣本對神經網絡進行訓練，調整權值，從而建立起所需的小波神經網絡模型。
小波與神經網絡的緊緻型結合，即:用小波函數和尺度函數形成神經元，達到小波分析和神經網絡的直接融合，稱為狹義上的小波神經網絡，這也是常説的小波神經網絡。它是以小波函數或尺度函數作為激勵函數，其作用機理和採用Sigmoid函數的多層感知器基本相同。故障診斷的實質是要實現症狀空間到故障空間的映射，這種映射也可以用函數逼近來表示。小波神經網絡的形成也可以從函數逼近的角度加以説明。常見的小波神經網絡有:利用尺度函數作為神經網絡中神經元激勵函數的正交基小波網絡、自適應小波神經網絡、多分辨率小波網絡、區間小波網絡等。
3.3小波分析理論與神經網絡理論結合的優點
小波神經網絡具有以下優點:一是可以避免MLY等神經網絡結構設計的育目性;二是具有逼近能力強、網絡學習收斂速度快、參數的選取有理論指導、有效避免局部最小值問題等優點。
在模擬電路故障診斷領域，小波神經網絡還是一個嶄新的、很有前途的應用研究方向。隨着小波分析理論和神經網絡理論的不斷髮展，小波神經網絡應用於模擬電路故障診斷領域將日益成熟。
4結語
小波分析理論和神經網絡理論在模擬電路故障診斷領域具有廣闊的應用前景。小波神經理論的應用將進一步推動模擬電路故障診斷理論和方法的發展，使其更趨完善和更具廣泛適用性，為實現複雜的大規模電路的故障診斷提供更為有效、更具實用價值的方法，是今後模擬電路故障診斷的發展方向。
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