模擬故障字典技術(shù)測點(diǎn)選擇問題研究.pdf

1、模擬電路故障測試和診斷是目前研究的熱點(diǎn)問題，在諸多模擬電路故障診斷方法中，故障字典法是最成熟和最具有實(shí)用價(jià)值的一種方法。故障字典技術(shù)包含三項(xiàng)重要內(nèi)容：故障字典的構(gòu)建，測點(diǎn)（包括測試激勵(lì)，測試參量和物理測點(diǎn)等)選擇和故障診斷。由于現(xiàn)代電路集成度越來越高，對測點(diǎn)的數(shù)目限制相當(dāng)嚴(yán)格，所以測點(diǎn)選擇具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。鑒于故障字典法應(yīng)用的廣泛性和測點(diǎn)選擇的重要性，本文重點(diǎn)討論故障字典法的測點(diǎn)選擇問題。根據(jù)研究的深入和遞進(jìn)關(guān)系，本文主要包含三個(gè)方面

2、的內(nèi)容：基于整數(shù)編碼表的測點(diǎn)選擇方法（包括局部最優(yōu)和全局最優(yōu)解的討論)；基于故障對編碼的編碼方法和建立在其基礎(chǔ)之上的測點(diǎn)選擇方法；測點(diǎn)選擇過程中對容差的處理方法。
　　1.基于整數(shù)編碼表的的測點(diǎn)選擇方法研究。這部分研究內(nèi)容主要包含以下幾方面：
　　1)對現(xiàn)有的測點(diǎn)選擇算法的分析。目前基于整數(shù)編碼表技術(shù)的測點(diǎn)選擇算法大都屬于貪婪式搜索方法，這些算法包括兩個(gè)要素：搜索策略和測點(diǎn)評估標(biāo)準(zhǔn)。本文分別從算法精度和時(shí)間復(fù)雜度兩方面，對各

3、種測點(diǎn)評估標(biāo)準(zhǔn)和測點(diǎn)選擇策略進(jìn)行了深入的理論分析和詳盡的統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較。糾正了目前存在的一些錯(cuò)誤結(jié)論，為今后的研究工作提供一個(gè)指導(dǎo)方向：應(yīng)該重點(diǎn)研究測點(diǎn)選擇策略。
　　2)新的測點(diǎn)選擇策略A。將深度優(yōu)先的啟發(fā)式圖搜索算法應(yīng)用于測點(diǎn)選擇。首先將根節(jié)點(diǎn)初始化為所有待診斷故障；然后用所有備選測點(diǎn)擴(kuò)展此根節(jié)點(diǎn)；最后從擴(kuò)展出的節(jié)點(diǎn)中選擇最優(yōu)的一個(gè)作為下一步擴(kuò)展對象。如此循環(huán)，直至所有故障都被隔離。因此測點(diǎn)選擇過程就轉(zhuǎn)化為圖節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展過程，從根

4、節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)（不含未被隔離故障的節(jié)點(diǎn)）路徑上的測點(diǎn)就構(gòu)成了最終解。該策略的優(yōu)點(diǎn)是每一次測點(diǎn)選擇都是建立在以前選擇結(jié)果之上的，因此保證了每個(gè)被選測點(diǎn)的有效性。
　　3)基于上文提出的啟發(fā)式圖搜索算法，提出一種更為精確的基于Rollout算法的測點(diǎn)選擇方法RA。假定在圖的某層有NT個(gè)節(jié)點(diǎn)，從該層每個(gè)圖節(jié)點(diǎn)出發(fā)都運(yùn)行一遍啟發(fā)式圖搜索算法，得到NT個(gè)最優(yōu)測點(diǎn)集，從中找出一個(gè)含有最少測點(diǎn)的集，其對應(yīng)的根節(jié)點(diǎn)就是最終被選測點(diǎn)，作為Rollo

5、ut算法下一次擴(kuò)展對象。與其他局部最優(yōu)方法相比，該方法的到的結(jié)果更為精確。
　　4)全局最優(yōu)測點(diǎn)選擇算法A*。根據(jù)信息理論和M進(jìn)制編碼規(guī)則，首先給出了啟發(fā)函數(shù)的計(jì)算方法，推導(dǎo)出圖節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造方法和擴(kuò)展規(guī)則；然后在此基礎(chǔ)上給出了用于測試節(jié)點(diǎn)優(yōu)選的啟發(fā)式圖搜索A*算法；最后進(jìn)行的分析試驗(yàn)表明本算法既克服了局部尋優(yōu)方法不能找到全局最小測點(diǎn)集的缺點(diǎn)，又能顯著降低傳統(tǒng)窮舉搜索算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。
　　2.給出一種故障對編碼技術(shù)

6、和基于此技術(shù)的測點(diǎn)選擇方法。首先將所有待隔離故障兩兩組對。對于i行故障對，如果能被測點(diǎn) j隔離，則對應(yīng)故障對表的元素,1i jD?，否則Di, j?0。該編碼方法充分體現(xiàn)了每個(gè)測點(diǎn)的故障隔離能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于此技術(shù)的測點(diǎn)選擇算法比基于整數(shù)編碼方法的窮舉算法得到的結(jié)果更精確、時(shí)間復(fù)雜度更低。
　　3.研究了模擬故障字典測點(diǎn)選擇不可回避的容差問題。針對斜率故障模型，本文從兩方面來解決容差問題：一是在實(shí)際電路運(yùn)行過程中獲得斜率故障

7、曲線的交點(diǎn)，此交點(diǎn)就包含了實(shí)際電路元件的容差信息；二是本文給出了解析和仿真兩種方法來獲得特征區(qū)域。給出的方法較好解決了斜率故障模型中的容差問題。進(jìn)而給出了考慮容差情況下的測點(diǎn)選擇方法。
　　4.將本文的測點(diǎn)選擇方法推廣到系統(tǒng)級(jí)測點(diǎn)選擇和序貫測試問題。由于時(shí)間復(fù)雜度太高，傳統(tǒng)的序貫測試算法對于測點(diǎn)數(shù)大于12的系統(tǒng)就無能為力了。鑒于此，本文將序貫測試問題拆分為測點(diǎn)選擇與序測試設(shè)計(jì)兩個(gè)問題。測點(diǎn)選擇問題用A*算法解決。序測試設(shè)計(jì)問題用*