基于SLPS的模擬電路故障樣本自動獲取技術

摘要：故障樣本數據的獲取是模擬電路故障診斷中最基本的步驟。為了實現短時間內多次進行故障注入、獲取大量樣本數據，提出了基于SLPS的樣本數據自動獲取技術。利用SLPS將PSpice與Matlab結合，采用Matlab編程，實現故障模擬電路仿真數據獲取的自動化。實際應用表明該方法操作簡便，自動化程度高。
關鍵詞：模擬電路；故障樣本數據；SIPS；Matlab；PSpice

隨著電子技術的迅速發展，電子設備的性能得到了很大的提高。模擬電路是電子設備中最易發生故障的薄弱環節，所以對其進行故障診斷具有重要意義。模擬電路故障診斷中最基本的是故障樣本數據的獲取。最常用的是利用Matlab和PSpice聯合仿真提取故障樣本數據。PSpi ce是一款電路仿真軟件，可以得到精確的仿真結果；Matlab由主開發環境、工具箱、simulink仿真環境等內容組成，具有強大的數據處理功能。將PSpice和Matlab結合，利用各自優勢完成模擬電路故障樣本的獲取，為故障特征提取做準備。
PSpice軟件運行的數據結果以．out或．txt文本形式輸出，包括輸入文件，元件模型參數等內容。吳昊用的方法是先用Str2num函數去掉．out文件中不相干內容，再通過textread函數讀取所需內容。滿高華先用任選項設置(options)來簡化．out文件內容，再用feof等函數讀取有價值數據。楊博文先將．txt文件中的第一行字段名刪除并保存為．dat格式，再用importdat函數提取有用數據。
上述方法都需要等PSpice仿真文件形成以后再進行數據操作，且后續操作的前提是電路文件不變。如若用故障字典法、神經網絡或遺傳算法等方法來進行模擬電路故障診斷，需要一次次的手動注入故障再進行仿真獲取故障樣本數據。尤其是利用遺傳算法時需要成千上萬次的樣本提取，會消耗大量時間，所以故障注入及故障樣本數據獲取的自動化顯得尤為重要。文中采用基于SLPS的模擬電路故障樣本獲取技術，實現了故障注入，樣本提取的自動化。

1 基于SLPS的模擬電路故障樣本獲取流程
1．1 SLPS功能簡介
SLPS是Cadence Design Systems公司針對PSpice模擬仿真器與Mathworks公司的Matlab建模工具推出的接口軟件。該接口可用于電路系統的仿真。SLPS主要是鏈接PSpice至Matlab中的simulink仿真器。對于完整的機電系統的電子仿真，用戶可通過一個原型來實現一個系統設計。
1．2 故障樣本獲取技術流程
故障樣本獲取技術流程圖如圖1所示。

1)在PSpiee中建立正常電路
在PSpice內部繪制電路圖，設置參數選項。并運行一次仿真，產生．cir文件。
2)建立simulink子系統，加入SLPS模塊
在Matlab中新建model文檔，打開slpslib，加入SLPS模塊，鏈接其輸入輸出，運行產生．mdl文件。并產生相應的SLPS_*．cir、SLPS_ *．net文件。在Matlab的Command Window窗口中輸入open_system(*)即可打開系統查看，并手動修改設置參數。simulink中simulation-confignration parameters選項可按電路設置slover、max step size，仿真時間等參數，確定仿真時間內的采樣點數。數據結果輸出的方式可在simulink下sink中選擇，選擇simout將仿真數據輸出到workspace工作區瀏覽器進行處理。
3)建立電路故障表
按照電路元件編號有序列出所有可能存在的故障，建立電路故障表。
4)運行程序自動讀取故障表獲取故障樣本數據編寫．m文件，運行程序自動讀取故障表，調用子系統生成故障電路樣本數據。