脉冲功率电源故障诊断方法研究-论文

脉冲功率电源是电磁发射系统中最容易出现故障的部分，故障会导致系统性能下降。为了有效地诊断脉冲功率电源的故障，提出了基于多层小波分析提取故障信息的模式搜索支持向量机故障诊断方法。这种故障诊断方法首先通过建立脉冲功率电源的软故障模型，然后利用仿真分析来获得电流故障数据样本。对这些故障样本进行离散小波分解，提取特定层细节信息的小波系数作为故障特征量。接着，采用主成分分析对这些特征量进行降维处理，以便进行有效的故障诊断。通过实验将提出的故障诊断方法与其他三种方法的结果进行比较，验证了方法的有效性。 脉冲功率电源是电磁发射系统的核心组成部分，它可以为轨道发射装置在短暂的时间内提供巨大的能量。电容储能型脉冲功率电源以其充放电功率强、技术成熟度高、脉冲电流波形调控性良好和适应性广泛等优点，在电磁发射领域中得到了广泛的应用。由于脉冲功率电源系统包含了大量的模块，因此故障诊断难度较大，且对运行的可靠性要求非常高。与常规电气系统不同，脉冲功率电源系统的工作模式是瞬时的，因而对其故障诊断的研究还不够深入。 目前，对脉冲功率电源的研究主要集中在放电优化方面。一些研究文献通过实验和仿真，针对不同的脉冲电源参数和放电特性进行了深入分析。例如，文献［1］以200kJ紧凑型脉冲电源为基础进行了全系统仿真及实验，分析了电源参数对发射速度的影响；文献［2］则采用四组600kJ的脉冲电源系统，搭建了一个2.4MJ的脉冲成形网络，并同步触发放电以研究放电特性；文献［3］通过仿真研究了64MJ动能轨道式发射装置模型，采用四个独立的脉冲电源模块来对发射装置进行放电。 在故障诊断技术方面，模式搜索支持向量机（SVM）是一种常用的方法。SVM以其对高维数据的良好分类性能而著名，但在实际应用中，由于数据维度较高，影响了故障诊断的准确性和效率。为了克服这一问题，可以采用多层小波分析来提取故障特征信息。多层小波分析能有效地将故障信号进行多层分解，从而获得信号的各个频率成分，这样有助于提取更精确的故障特征。将小波分解得到的系数作为故障特征量输入到SVM中进行故障诊断，可以提高诊断的准确率和效率。 此外，主成分分析（PCA）是另一种在故障诊断中常用的降维技术。PCA通过提取数据的主要成分，能够有效地减少数据维度，同时保留数据的主要信息，这有助于改善诊断模型的泛化能力和分类准确性。通过PCA降维处理后，可以将高维的小波系数转化为低维的特征量，便于后续的模式搜索和故障诊断分析。 脉冲功率电源故障诊断是一个复杂且重要的技术问题。通过多层小波分析和主成分分析相结合的故障特征提取方法，能够有效地进行故障信息的提取和诊断，这对于提高电磁发射系统的运行稳定性和可靠性具有重要的意义。未来，随着机器学习和人工智能技术的发展，脉冲功率电源的故障诊断方法将向着更加智能化和自动化的方向发展。