一种基于纠缠关系判别的电路健康检测方法技术

本发明专利技术提出一种基于纠缠关系判别的电路健康检测方法，属于故障诊断技术领域。包括以下步骤：步骤1，确定电路的健康、亚健康和故障状态；步骤2，确定与亚健康状态有纠缠关系的故障状态候选集；步骤3，根据与亚健康状态可能有纠缠关系的故障状态候选集，确定与亚健康状态纠缠的故障状态；步骤4，获取产品数据，进行健康评价。本发明专利技术在电路的正常、故障二状态划分基础上，增加亚健康状态，在此基础上，确定与亚健康状态有纠缠关系的故障状态候选集，通过本方法弥补了现有方法的不足，本方法通过实际检测的产品数据检测，实现得到了电路健康状态的量化评价结果，量化检测结果更加直观、准确，对电路的健康状态实现了更加精确的定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于纠缠关系判别的电路健康检测方法
本专利技术涉及一种基于纠缠关系判别的电路健康检测方法，属于故障诊断

技术介绍
电子电路的故障诊断推理方法多以正常、故障两种状态划分为基础，获取诊断推理模型，并实现故障诊断，但是这样的故障诊断难以对电子电路有一个健康程度的量化评估，而且很多电子电路除了正常、故障状态之外，还存在着明显的中间状态，即亚健康状态。亚健康状态作为一种中间状态，也是电路健康状态的反应，考虑亚健康状态和正常、故障状态的纠缠关系，可以实现对电路的量化健康评价，目前还没有相应的方法用于电子电路的故障诊断。
技术实现思路
本专利技术针对目前还没有相应的方法用于电子电路的故障诊断的现状，提出一种基于纠缠关系判别的电路健康检测方法。本专利技术方法在电路的正常、故障二状态划分基础上，增加亚健康状态，在此基础上，确定与亚健康状态有纠缠关系的故障状态候选集；再根据候选集，确定与亚健康状态纠缠的故障状态，并在最后实现对电路健康状态的量化评价，弥补现有方法的不足。本专利技术提供的基于纠缠关系判别的电路健康检测方法，具体步骤包括如下：步骤1，将电路状态划分为3类，分别是健康状态、亚健康状态和故障状态。在电路上设置测试点，收集电路的状态数据，对状态数据聚类获得多个聚类中心，从所得到的聚类中心中，得到健康状态、各故障状态的聚类中心，然后将剩余的每个聚类中心作为一个亚健康状态的聚类中心；所获得的聚类中心也称为样本中心位置。设健康状态的样本中心为H(h1,h2,...,hn)，用H代表健康状态；设第i个亚健康状态的样本中心为用Yi代表第i个亚健康状态；设第j个故障状态的样本中心为用Fj代表第j个故障状态；i,j,n均为正整数。步骤2，通过对健康状态、亚健康状态、故障状态之间的距离和夹角的计算与比较，确定与亚健康状态有纠缠关系的故障状态候选集。对于第i个亚健康状态Yi，设Yi与健康状态H的样本中心距离为设第j个故障状态Fj与H的样本中心距离为Yi与Fj的样本中心夹角为θij，若满足且θij≦90°，则Fj与Yi可能存在纠缠关系，将Fj加入与Yi有纠缠关系的故障状态候选集中。步骤3，确定与亚健康状态纠缠的故障状态。对于与Yi有纠缠关系的故障状态候选集中的每个候选故障状态Fj，计算与Yi的距离纠缠度和角纠缠度；设Yi与Fj的距离纠缠度为ρL，角纠缠度为ρθ；则进一步得到Yi与Fj的综合纠缠度在计算获得Yi与每个候选故障状态的综合纠缠度后，找到其中值最大的综合纠缠度，所对应的故障状态确定为与亚健康状态Yi纠缠的故障状态。步骤4，获取产品的监测状态数据，计算监测状态数据与各电路状态中心样本的距离，其中距离最小所对应的状态就是产品的监测结果。所述的步骤4中，还包括：(1)若确定与产品监测状态数据纠缠的是健康状态，则健康度J为1；(2)若确定与产品监测状态数据纠缠的是故障状态，则健康度J为0，记录是哪种故障状态；(3)若确定与产品监测状态数据纠缠的是亚健康状态，则记录是哪种亚健康状态，根据步骤3的结果确定与亚健康状态纠缠的故障状态，设确定的故障状态为Fn，则健康度J为：其中，P为产品监测状态数据，表示为P(p1,p2,...,pn)。本专利技术与现有技术相比，具有以下明显优势：(1)本专利技术方法通过对电路状态数据进行聚类，将电路状态划分为健康、亚健康和故障三大类，并给出了确定电路系统亚健康状态和故障状态的纠缠关系的方法，弥补了现有方法的不足。(2)本专利技术方法通过实际检测的产品数据检测，实现得到了电路健康状态的量化评价结果，量化检测结果更加直观、准确，对电路的健康状态实现了更加精确的定位。附图说明图1是本专利技术的电路健康检测方法的总体流程示意图；图2是本专利技术实施例中制作的直流电源转换电路实物图；图3是本专利技术实施例中直流电源转换电路的结构框图。具体实施方式为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术，下面结合附图对本专利技术作进一步的详细描述。如图1所示，为本专利技术的电路健康检测方法的总体流程图，包括步骤一到步骤四，下面结合实施例来说明各步骤的实现。本专利技术实施例以图2和图3所示的直流电源转换电路来说明。直流电源转换电路采用AutiumDesigner设计制作，实物如图2所示，将制作出的电路板置于电热恒温鼓风干燥箱内，施加100摄氏度高温，进行高温退化试验，并采集退化数据，试验共进行了15天。如图3所示，每个直流电源转换电路均包括四个部分，分别为18V电源供电电路，18V到12V电源转换电路，12V到5V电源转换电路，5V到3.3V电源转换电路，本专利技术实施例在每个部分设置一个监测点，一共有四个监测点，即四个测试点。步骤一：确定电路的健康、亚健康和故障状态。目前的技术中没有针对亚健康状态的描述，本专利技术是这样定义亚健康状态的：系统除了健康状态和故障状态以外的状态，为亚健康状态。亚健康状态针对不同的系统会有不同的数量。在本专利技术的实施例中，是通过聚类的方法对获取到的状态数据进行处理，获得聚类中心，排除掉聚类中心中的健康聚类中心和故障聚类中心后，剩下的就是亚健康聚类中心，即所述的亚健康状态。在带检测的电路样板上根据故障种类设置测试点和故障注入接口，然后对电路样板进行高温退化试验，在试验过程中，通过故障注入接口注入不同故障，通过测试点采集电路的状态数据，获取电路健康状态、各故障状态以及各亚健康状态的状态数据。然后对获取到的状态数据进行去噪、降维处理，利用聚类的方法对处理后的状态数据进行聚类，聚类得到若干聚类中心，这些聚类中心中，除去健康状态聚类中心和各故障状态聚类中心以外，剩下的都是各种亚健康状态的聚类中心。根据这些聚类中心就得到各种状态的样本中心位置。根据电路的设计资料及状态数据聚类结果，确定电路的健康状态、亚健康状态和故障状态组成，以及各状态的监测数据样本中心位置，填入状态中心健康分类表。表中记录三种电路状态的状态编号和对应的样本中心位置。状态的样本中心位置就是对应的聚类中心。本专利技术实施例中，状态编号规则为：健康状态表示为H，亚健康状态编号开头标识为Y，故障状态编号开头标识为F。样本中心位置一栏中采用“参数1，参数2，……”表示。对于本专利技术实施例的直流电源转换电路，根据电路的设计图和设计经验、测试点情况，通过监测点采集的状态数据来确定电路的健康状态中心、亚健康状态中心和故障状态的样本中心位置。由于监测点采集的状态数据维数大，因此可先利用主成分分析法进行降维处理，本专利技术实施例中，通过降维处理将4维的数据降低到3维，将结果填入表1中。表1状态中心健康分类表如表1所示，本专利技术实施例中有3种亚健康状态。步骤二：确定与亚健康状态有纠缠关系的故障状态候选集。根据健康状态、亚健康状态、故障状态之间的距离和夹角的计算与比较，确定出每个亚健康状态可能纠缠的故障状态。具体步骤包括：步骤2.1，计算各故障状态及各亚健康状态的样本中心距离健康状态的样本中心的距离。健康状态监测数据样本中心为H(h1,h2,...,hn)，h1,h2,...,hn为健康状态的样本中心的n个参数，第i个亚健康状态监测数据样本中心为y1i,y2i,...,yni为i个亚健康状态的样本中心的n个参数，第j个故障状态监测数据样本中心为f1j,f2j,...,fnj为j个故障状态的样本中心的n个参数。在不存在量纲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于纠缠关系判别的电路健康检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，将电路状态划分为3类，分别是健康状态、亚健康状态和故障状态；在电路上设置测试点，收集电路的状态数据，对状态数据聚类获得多个聚类中心，从所得到的聚类中心中，得到健康状态、各故障状态的聚类中心，然后将剩余的每个聚类中心作为一个亚健康状态的聚类中心；所获得的聚类中心也称为样本中心；设健康状态的样本中心为H(h1,h2,...,hn)，用H代表健康状态；设第i个亚健康状态的样本中心为

【技术特征摘要】
1.一种基于纠缠关系判别的电路健康检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，将电路状态划分为3类，分别是健康状态、亚健康状态和故障状态；在电路上设置测试点，收集电路的状态数据，对状态数据聚类获得多个聚类中心，从所得到的聚类中心中，得到健康状态、各故障状态的聚类中心，然后将剩余的每个聚类中心作为一个亚健康状态的聚类中心；所获得的聚类中心也称为样本中心；设健康状态的样本中心为H(h1,h2,...,hn)，用H代表健康状态；设第i个亚健康状态的样本中心为用Yi代表第i个亚健康状态；设第j个故障状态的样本中心为用Fj代表第j个故障状态；i,j,n均为正整数；步骤2，通过对健康状态、亚健康状态、故障状态之间的距离和夹角的计算与比较，确定与亚健康状态有纠缠关系的故障状态候选集；对于第i个亚健康状态Yi，设Yi与H的样本中心距离为设Fj与H的样本中心距离为Yi与Fj的样本中心夹角为θij，若满足且θij≦90°，则Fj与Yi可能存在纠缠关系，将Fj加入与Yi有纠缠关系的故障状态候选集中；步骤3，确定与亚健康状态纠缠的故障状态；对于与Yi有纠缠关系的故障状态候选集中的每个候选故障状态Fj，计算与Yi的距离纠缠度和角纠缠度；设Yi与Fj的距离纠缠度为ρL，角纠缠度为ρθ；则进一步得到Yi与Fj的综合纠缠度在计算获得Yi与每个候选故障状态的综合纠缠度后，找到其中值最大的综合纠缠度，所对应的故障状态确定为与亚健康状态Yi纠缠的故障状态；步骤4，获取产品的监测状态数据，计算监测状态数据与各电路状态中心样本的距离，其中距离最小所对应的状态就是与产品监测状态数据纠缠的状态检测结果。2.根据权利要求1所述的一种基于纠缠关系判别的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：石君友，侯一蕾，牛南坡，祝献捷，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11