模擬電路的智能故障診斷技術(shù)探究

喬月音

（貴州食品工程職業(yè)學(xué)院，貴州 貴陽 550008）

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，其在人們生活工作的各個方面都得到了廣泛的應(yīng)用。想要充分發(fā)揮電子電路的重要作用，首先就需要對電子電路的運(yùn)行穩(wěn)定性進(jìn)行有效保證，這就使得加強(qiáng)對模擬電路及其數(shù)字電路故障診斷技術(shù)的研究具有重要意義。相關(guān)工作人員在采用人工診斷技術(shù)對電子電路進(jìn)行診斷時，由于診斷效率低下以及準(zhǔn)確率不足已經(jīng)難以滿足當(dāng)今時代的實(shí)際需求，因此加強(qiáng)模擬電路的智能故障診斷技術(shù)研究非常必要。

1 模擬電路故障診斷的分類分析

連續(xù)性變化特點(diǎn)作為模擬電路元器件值在實(shí)際工作過程中呈現(xiàn)的主要特點(diǎn)之一，主要包括元器件數(shù)值會隨著溫度以及外界條件變化而發(fā)生改變，元器件在實(shí)際的工作過程中，受到使用時長影響，這就導(dǎo)致元器件的實(shí)際數(shù)值和標(biāo)準(zhǔn)值存在一定差異，從元器件的變化范圍出發(fā)，可以將模擬故障分為硬故障和軟故障這兩類。

1.1 模擬電路的硬故障分析

模擬電路在發(fā)生硬故障時，這一過程就充分表明了元器件的本質(zhì)發(fā)生了很大改變，導(dǎo)致對電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及自身的工作性能帶來很大程度的影響，導(dǎo)致電路在實(shí)際的工作中容易出現(xiàn)短路以及開路等問題，這一故障問題在模擬電路故障中，人們通常也將其稱為災(zāi)難性故障。

1.2 模擬電路的軟故障

模擬電路在發(fā)生軟故障時，這一過程主要與模擬電路元器件自身的容差有著直接影響，這就包括在容差允許的范圍之內(nèi)，元器件的數(shù)值變化都屬于正?，F(xiàn)象。假如元器件數(shù)值發(fā)生變化程度超過容差范圍，就會導(dǎo)致出現(xiàn)電路軟故障問題。通常在進(jìn)行元器件容差值的控制時，10%作為元器件容差值控制的最大范圍，假如在實(shí)際的控制過程中超過這一范圍，就充分說明電路的工作特性在顯著下降[1]。

2 模擬電路故障診斷的特點(diǎn)分析

模擬電路故障診斷特點(diǎn)主要分為以下幾點(diǎn)：

第一，從模擬電路的電信號以及數(shù)字信號出發(fā)進(jìn)行研究可以發(fā)現(xiàn)，這兩者之間存在著明顯差異。在研究中發(fā)現(xiàn)模擬電路信號的大小會受到時間變化的影響，相關(guān)人員在進(jìn)行模擬電路故障的診斷中，這就會為故障的描述工作帶來很大難度，難以通過簡單的量化處理進(jìn)行描述。

第二，由于元器件的特性所表現(xiàn)出的特點(diǎn)，模擬電路元器件參數(shù)在實(shí)際的診斷中存在著很大差異，所以相關(guān)人員在進(jìn)行故障的診斷工作中，很難做到快速確定功能性障礙的物理位置。

第三，從模擬電路的存在的問題出發(fā)可以發(fā)現(xiàn)，其主要問題包括非線性及反饋電路問題，這為模擬電路的測試計(jì)算工作帶來了很大難度。

第四，從部分模擬電路自身研究可以發(fā)現(xiàn)，其自身存在諸多故障問題，在進(jìn)行實(shí)際的測試工作中，能為相關(guān)人員提供測試的節(jié)點(diǎn)數(shù)量較少，這就導(dǎo)致工作人員很難第一時間對電路故障的信息進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，由于電路信息的不充分問題，就會導(dǎo)致電路故障信息的準(zhǔn)確性嚴(yán)重不足[2]。

第五，模擬電路的頻率范圍較寬，導(dǎo)致模擬電路的使用范圍會對模擬電路設(shè)備之間的差異性帶來直接影響，所以在進(jìn)行同一信號的測量中，從不同設(shè)備的頻段上所用設(shè)備的差異性進(jìn)行研究可以發(fā)現(xiàn)，差異性影響會對設(shè)備的使用性能造成嚴(yán)重影響。

3 模擬電路故障診斷技術(shù)的現(xiàn)狀分析

在模擬電路發(fā)生故障時，就要求有關(guān)人員能在最短的時間內(nèi)采取有效策略對故障進(jìn)行診斷，實(shí)現(xiàn)為后期模擬電路檢修、調(diào)試以及替換工作奠定良好基礎(chǔ)。在某些重要設(shè)備模擬電路的診斷中，還要對設(shè)備進(jìn)行故障預(yù)測。這就包括在電路的正常工作中，有關(guān)人員就需要對電路進(jìn)行不間斷的檢測工作，從而明確模擬電路中哪些元件將要失效，實(shí)現(xiàn)在模擬電路發(fā)生故障之前對將要失效的元件進(jìn)行替換，這對避免故障的發(fā)生具有重要幫助。想要有效保證模擬電路的故障診斷效果，傳統(tǒng)的人工智能技術(shù)已經(jīng)難以滿足當(dāng)今社會的實(shí)際需求，所以一定要逐漸加強(qiáng)模擬電路智能診斷技術(shù)的研究分析工作。

從我國模擬電路故障診斷的現(xiàn)狀研究可以發(fā)現(xiàn)，我國電路故障診斷技術(shù)的發(fā)展并不理想，造成這一局面的主要原因包括以下幾個方面：

第一，由于模擬電路故障在實(shí)際的工作中，工作內(nèi)容十分復(fù)雜，并且任何一個元件的參數(shù)值超過容差值時都屬于故障問題，這就使得模擬電路會存在很多的故障問題，故障問題會存在連續(xù)性的特點(diǎn)，這樣就會對模擬電路故障診斷工作造成嚴(yán)重影響。

第二，對模擬電路的輸入以及輸出關(guān)系進(jìn)行研究可以發(fā)現(xiàn)，這兩者之間關(guān)系十分復(fù)雜，所以即使是線性電路，其輸出的響應(yīng)與各個元件參量之間的關(guān)系也會表現(xiàn)出非線性關(guān)系，模擬電路實(shí)際電路中還存在著諸多的非線性元件，對模擬電路的診斷工作造成了嚴(yán)重影響。

第三，模擬電路雖然能已知非故障元件的參數(shù)標(biāo)稱值，但是具體電路的實(shí)際值會與參數(shù)標(biāo)稱值存在一定差異，實(shí)際值會在標(biāo)稱值的基礎(chǔ)上出現(xiàn)隨機(jī)的變動，這就使得這兩者很難做到相等。模擬電路中還存在著一些特定的復(fù)雜因素，包括模擬電路的測試誤差以及元件非線性的表征誤差等，這為診斷工作帶來了很大的影響[3]。

4 模擬電路智能診斷技術(shù)分析

專家系統(tǒng)故障診斷技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷技術(shù)、模糊故障診斷技術(shù)以及小波變換故障診斷技術(shù)、Agent故障診斷技術(shù)作為現(xiàn)今階段最常見的模擬電路故障診斷技術(shù)。采用這些技術(shù)對模擬電路智能故障進(jìn)行診斷以及問題解決的過程中，首先就需要進(jìn)行綜合自動故障診斷系統(tǒng)的建立，這樣才能實(shí)現(xiàn)對模擬電路存在的電路故障進(jìn)行第一時間解決，這對提高故障診斷的準(zhǔn)確性以及診斷工作效率都具有重要幫助，還能逐漸加深故障檢修人員對故障問題的準(zhǔn)確認(rèn)識，這對保證檢修人員對問題認(rèn)識的針對性以及有效性提升都具有重要幫助。

4.1 專家系統(tǒng)故障診斷技術(shù)分析

在模擬電路智能故障診斷技術(shù)中，專家系統(tǒng)故障診斷技術(shù)是應(yīng)用最廣泛的一項(xiàng)診斷技術(shù)。通過對專家系統(tǒng)故障診斷技術(shù)進(jìn)行研究可以發(fā)現(xiàn)，專家診斷系統(tǒng)中包含著無數(shù)專家的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)以及專業(yè)知識，這樣有關(guān)人員就可以通過將某一個領(lǐng)域的知識以及經(jīng)驗(yàn)作為出發(fā)點(diǎn)，通過對專家的決策過程進(jìn)行有效模擬，從而能在較短的時間內(nèi)對電子電路的故障問題進(jìn)行診斷解決。專家系統(tǒng)故障診斷技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過程中，通過對數(shù)據(jù)的直觀觀察從而能判斷出模擬電路故障存在的主要原因。產(chǎn)生式規(guī)則系統(tǒng)作為專家系統(tǒng)故障診斷技術(shù)的最典型應(yīng)用，這項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過程中，有關(guān)人員通過對專家優(yōu)秀知識以及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的有效利用，從而能逐漸加強(qiáng)故障診斷系統(tǒng)知識庫的建設(shè)，工作人員通過對報警信息進(jìn)行及時處理，能做到第一時間完成對模擬電路故障元件的診斷。在采用專家系統(tǒng)故障診斷技術(shù)進(jìn)行實(shí)際的診斷工作時，有關(guān)人員需要充分做好以下工作步驟，從而保證故障診斷效果。故障檢修人員需要以電子電路的實(shí)際情況作為出發(fā)點(diǎn)，有效加強(qiáng)故障診斷專家系統(tǒng)知識庫的建設(shè)工作。從知識庫的內(nèi)容出發(fā)，保證知識庫內(nèi)容要包含相關(guān)的診斷經(jīng)驗(yàn)以及診斷技術(shù)，還要保證數(shù)據(jù)庫能根據(jù)不同的故障類型擁有著對應(yīng)的診斷技術(shù)。在進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的呈現(xiàn)中，需要采用組合的形式在知識系統(tǒng)中進(jìn)行呈現(xiàn)，這樣在出現(xiàn)故障問題時，報警系統(tǒng)就會自動發(fā)出警報，檢修人員在接到警報后，就可以充分利用知識庫的重要價值進(jìn)行推理，從而能在第一時間內(nèi)找到故障發(fā)生的原因，這能為故障診斷人員的工作帶來極大便利，還能保證診斷工作能更具有針對性，這對提升診斷效率以及診斷效果都具有重要意義[4]。通過對專家系統(tǒng)故障診斷技術(shù)進(jìn)行研究可以發(fā)現(xiàn)，這一技術(shù)的有效應(yīng)用可以為相關(guān)人員的診斷以及決策工作提供一個良好的模擬過程，這對相關(guān)人員進(jìn)行復(fù)雜性的故障問題解決具有重要幫助。這一技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中具有重要的應(yīng)用價值，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)這一技術(shù)也存在一定缺陷，這對其適用范圍帶來很大影響。

4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷技術(shù)分析

近幾年來隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷技術(shù)在電子電路故障診斷中應(yīng)用的愈加廣泛，使得這一技術(shù)在電子電路的故障診斷中逐漸表現(xiàn)出了巨大優(yōu)勢，主要可以表現(xiàn)在以下幾個方面：

第一，運(yùn)用這一技術(shù)能對無法用顯性公式表示的故障進(jìn)行快速處理，這對解決反饋回路、非現(xiàn)象及容差等所引發(fā)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障問題具有重要價值。在進(jìn)行以上問題的解決過程中，傳統(tǒng)的故障診斷模式很難做到快速的識別與解決。近些年來這一技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢得到了社會的廣泛關(guān)注，這對這一技術(shù)的推廣以及使用發(fā)揮了重要作用。

第二，這一技術(shù)的有效應(yīng)用對實(shí)現(xiàn)權(quán)值分布及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的非線性映射具有重要幫助，在應(yīng)用中通過分布的形式對信息進(jìn)行存儲。

第三，運(yùn)用這一技術(shù)對直觀了解到非線性信息變化問題具有重要意義，從而能實(shí)現(xiàn)對信息變化問題進(jìn)行有效的處理和解決，保證故障的診斷效率能得到切實(shí)提升[5]。這項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中對解決故障指示獲取中存在的組合爆炸問題以及瓶頸問題也具有重要幫助。

第四，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過程中自適應(yīng)性較強(qiáng)，同時還存在聯(lián)想記憶以及并行分布處理等優(yōu)勢，這就使得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷效果可以得到有效提升。這些優(yōu)勢有效推動了這一診斷技術(shù)在電子電路故障診斷中的有效應(yīng)用，并且這一技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中，還能與專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行完美融合，保證在融合中能通過有效互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)揚(yáng)長避短，這對提高電路故障診斷效果具有重要的價值。

4.3 模糊故障診斷技術(shù)分析

近年來隨著模糊故障診斷技術(shù)在電子電路故障診斷中的應(yīng)用愈加頻繁，有關(guān)人員在應(yīng)用這一技術(shù)進(jìn)行故障的診斷過程中，能完成多個解決方案的獲取，通過這一技術(shù)對方案進(jìn)行排序，能選擇最優(yōu)的方案進(jìn)行故障解決，模糊故障診斷技術(shù)主要應(yīng)用于復(fù)雜電路的故障診斷過程。在進(jìn)行故障的診斷中，由于會受到非線性、元器件容差以及電路噪聲的影響，這就使得傳統(tǒng)的電路診斷工作難以實(shí)現(xiàn)對故障進(jìn)行正確解決。模糊故障診斷技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中，通過以專家的經(jīng)驗(yàn)作為依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)將各條模糊推理規(guī)則以及模糊關(guān)系矩陣進(jìn)行有效組合，實(shí)現(xiàn)對軟件中的故障進(jìn)行快速的識別以及判定，有效提高故障診斷效果。這項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際的故障診斷過程中，為了有效提高故障的解決效果可以選擇與專家系統(tǒng)理論進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。

4.4 小波變換故障診斷技術(shù)分析

小波變換故障診斷技術(shù)的應(yīng)用原理主要是運(yùn)用小波母函數(shù)在尺度上的伸縮及時域上的平移來實(shí)現(xiàn)對信號進(jìn)行有效分析，這項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中需要進(jìn)行母函數(shù)的合理選擇，這樣才能夠有效促進(jìn)函數(shù)的擴(kuò)張。通過小波變化技術(shù)的有效應(yīng)用，就能對信號的奇異性進(jìn)行有效檢測，這一技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過程中能通過對觀測器信號的奇異性的利用實(shí)現(xiàn)對故障進(jìn)行診斷，這一技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中，可以脫離系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行獨(dú)立的診斷工作，這對提高診斷效率以及診斷靈敏度都具有重要幫助，這就使其具有獨(dú)特的應(yīng)用價值。因此在進(jìn)行模擬電路的診斷過程中，研究人員就可以充分利用這一技術(shù)進(jìn)行故障特征信息的提取工作，并且在完成這一過程后，可以將信息傳送到故障分類器完成故障的診斷過程。

4.5 Agent 故障診斷技術(shù)分析

Agent 故障診斷技術(shù)在實(shí)際的電子電路診斷工作中擁有很強(qiáng)的感知能力，并且在實(shí)際的應(yīng)用中還表現(xiàn)出了強(qiáng)大的外界通訊能力以及問題求解能力，這一技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中主要采用外部Agent 和預(yù)定義協(xié)議進(jìn)行通訊工作，同時采用松耦合的分布式途徑進(jìn)行智能求解工作。通過這一技術(shù)在模擬電路故障診斷中的有效應(yīng)用，對解決人工智能診斷系統(tǒng)中的實(shí)質(zhì)性問題具有重要幫助，可強(qiáng)化診斷系統(tǒng)的動態(tài)環(huán)境適應(yīng)能力，從而提升系統(tǒng)的信息處理能力[6]。

5 結(jié)語

綜上所述，通過加強(qiáng)智能化故障診斷技術(shù)的研究工作，對系統(tǒng)故障診斷能力的提升具有重要幫助，還可以保證系統(tǒng)的開發(fā)以及運(yùn)行成本能得到有效降低。人工智能診斷方法在工程電子電路智能診斷中的有效應(yīng)用，對推動模擬電路故障診斷理論以及方法的發(fā)展發(fā)揮了重要作用，還對故障診斷技術(shù)的完善性以及適用性進(jìn)行了有效保證，為檢修人員在進(jìn)行大規(guī)模電子電路的故障診斷時提供了有效的診斷方法，提高了整體的診斷效果。