基于希尔伯特-黄变换的模拟电路故障元件参数估计方法

摘要

本发明公开了一种基于希尔伯特-黄变换的模拟电路故障元件参数估计方法。本发明的前提是已经定位单个故障元件，给待测电路施加一个正弦激励信号，以电路的输出端作为测试点；首先通过计算机仿真得到元件参数和相应输出信号的Hilbert边际谱总能量的关系，并拟合出关系曲线方程，补偿误差后可得到实际电路中故障元件的参数估计方程。将实际测量得到的测试点信号经希尔伯特-黄变换分析计算，得到相应的Hilbert边际谱总能量值，代入参数估计方程并求解即可得到参数值。本方法简单有效，对于线性模拟电路和非线性模拟电路均适用，故障参数估计精度可达95%以上，且只需要一个可及测试节点，适合于实际工程应用。

主权项

1.一种基于希尔伯特-黄变换的模拟电路故障元件参数估计方法，其步骤如下：（1）定位发生参数漂移型故障的元件。（2）根据待测电路拓扑结构建立被测电路的仿真模型。在计算机仿真环境下，给被测电路仿真模型提供一个正弦激励信号。对各个元件分别进行参数扫描分析并采集各个测试点的电压信号，对应的测试点电压信号经希尔伯特-黄变换分析处理，得到元件参数R和Hilbert边际谱总能量ES_仿真的关系，并拟合出关系曲线方程ES_仿真＝f(R)。式中，ES_仿真为Hilbert边际谱总能量；R为电路元件的参数值。所述的待测电路的输出端为唯一的可及测试点，测试节点采集的是电压信号。仿真环境中元件参数的扫描范围为标称值的±50%。（3）给标称值状态下的被测电路仿真模型施加激励信号，在测试节点采集电压信号并经希尔伯特-黄变换分析处理，得到相应的Hilbert边际谱总能量，记为ES₀；给标称值状态下的实际电路施加和仿真平台同样的激励信号，多次采集测试节点的电压信号，分别对这些电压信号进行希尔伯特-黄变换分析，可得到多个标称值状态下的Hilbert边际谱总能量值，求其平均值，记为则实际测试环境和仿真环境的系统及测试误差可近似为给步骤（2）中的ES_仿真补偿系统及测试误差，得到实际待测电路中各个元件的参数估计方程：ES_实际电路=ES_仿真+ΔES=f(R)+ΔES。式中，ES_实际电路为实际待测电路输出信号的Hilbert边际谱总能量值；ΔES为实际测试环境和仿真环境的系统及测试误差。所述激励信号为一个正弦波信号，且给电路仿真模型和实际待测电路施加的激励信号为相同的正弦信号。（4）给实际电路施加和仿真环境相同的正弦激励信号并采集测试节点的电压信号，经希尔伯特-黄变换分析计算后得到相应的Hilbert边际谱总能量值ES_实际电路，代入参数估计方程并求解，即可得到元件参数值。