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基于电路仿真原理的故障检测与诊断研究

时间:2022-03-21 08:23:17 浏览次数:

zoޛ)j馝|?ius<OHi=#@۫xS<gz駏駍]vUky工作。555定时器与外围元件组成多谐振荡器,用来产生时钟脉冲信号,并利用施密特触发器U1A,U4A对信号波形整形。三个J-K触发器组成三位二进制同步加法计数器,从反向器U2A输出的信号接到它们的复位端/CLR。

4.2 建立故障字典

确定需要关注以下5种故障[2]:①电容C1短路;②整流二极管D2短路;③电容C2短路;④电阻R1开路;⑤电阻R1短路;分别用F1~F5表示,电路正常时用F0表示。下面通过选择测试点、注入故障来建立该数模混合电路的故障字典。该电路有十多个节点,既有模拟量又有数字量,根据前面选择测试点的原则暂选4个测试点①、②、③、⑤,测试点电压分别用V①、V②、V③、Y⑤表示,其中测试点①、②和③是模拟量测试点,⑤是数字量测试点。以通过直接更改Capture上的电路图或net文件来实现5种故障状态的注入。对上述5种状态分别进行仿真,以①号测试点为例说明。

按上述仿真结果,将测试点②、③在Time=0.8s时的有效值(此时基本为常值)及测试点⑤所测的数字量填入下表1。从表1的最后一行可以看出,在5种故障状态下,从测试点⑤测得的数字量,与正常情况下所测该点的数字量相同,说明测试点⑤没有提供任何有用信息,因此选择这样的测试点没有意义,可以将它从测试点集合中去掉。

利用表1中值只能检测出电路是否有故障,若要定位故障还需进行故障隔离。根据表1可以求出模拟量相应的模糊集,但除了始终成对出现在某一个模糊集内无法隔离外,其余故障均可隔离。因此IC2的第一路输出端增加一个测试点④(如图1所示)。测试点④的测试量是数字量,在前述的F0-F5等6种状态下,对电路再次进行仿真,依次得到测试点④的输出波形,并选定Time=0.8s时的数字电平Y④作为测试信息。这样就可以得到数模混合电路的故障测试码,见下表2。分析表2数据可知,所有故障都能被隔离出来,这组测试码就构成了该数模混合电路的故障字典。

5 结束语

本文基于电路仿真原理,利用PSPICE软件对模拟电路进行仿真,得到模拟电路各測试点的全部信号波形,并利用这些信号波形作为参考进行进一步的故障诊断。基于电路仿真原理的模拟电路故障检测与诊断是一个很有前途的研究课题,限于本人水平和时间的限制,仅仅对其进行了一些有益的探索,还有很多问题有待进一步研究和解决。

参考文献

[1] 胡梅,胡列峰,明德祥.模拟电路统一软故障诊断的研究[J].电子测量与仪器学报,2013,27(11):1060-1066.

[2] 韩涵,王厚军,杨成林.基于斜率特征的模拟电路故障诊断新方法[J].测控技术,2014,33(1):34-37.

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