[发明专利]雷达发射机高压电源多参数融合实时健康预报方法

说明书

技术领域

本发明涉及大功率开关电源故障预测与健康管理技术领域，尤其涉及一种应用于雷达发射机高压电源的健康预报方法。

背景技术

雷达是利用电磁波探测目标的电子装备。雷达发射机中的高压电源不仅供给行波管大功率的能量，且对发射机输出射频信号的性能指标、发射机的体积和重量都起着至关重要的影响，是雷达系统中的关键部件。然而，雷达发射机中的高压电源长期工作在高电压大电流状态下，且工作空间环境复杂，难免会导致雷达电源系统运行异常，故障率一直居高不下。因此，迫切需要对雷达电源进行实时状态监测与健康预报，以便对其进行预防性维修，降低故障风险，为雷达发射机可靠工作提供保障。

雷达发射机电源为高压直流开关电源，输出高压或大电流的直流电，功率可达几十千瓦，对功率、纹波、稳定性等指标要求极高。开关电源电路中含有功率开关器件，具有强非线性、高频高噪声等特点，数学模型难以建立。此外，由于不同元器件的寿命与可靠性不同，电路中各元器件性能退化及交互耦合作用，很难对由它们组成的电路或设备做准确预测。现阶段，开关电源的故障预测多为电路中关键元器件的预测，而电路级的故障预测研究很少，且仅以电路输出电压值等单一参数评估电路状况，不能真实反映电路故障特征，无法准确预测电路健康状况。

本发明结合雷达发射机高压电源性能指标要求，采用基于多参数融合的故障预测方法实现雷达发射机高压电源的电路级预测，无需建立高压电源等效失效数学模型。本发明的预测方法中基于遗传算法与最小二乘支持向量机算法对监测到的多参数时间序列进行相空间重构，解决了依靠单参数时间序列重构进行预测不准确问题，能够实现雷达发射机高压电源的准确故障预测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种雷达发射机高压电源多参数融合实时健康预报方法，用于实时进行高压电源的状态监测与故障预测，以提前预知故障发生时间，准确评估高压电源健康状况。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种雷达发射机高压电源多参数融合实时健康预报方法，包括以下步骤(1)～(5)：

(1)实时采集高压电源输入电压、电流和输出电压、电流信号，实时计算并获取输出电压、输出电阻、输出纹波、电源效率四参数值，并构成四维向量作为高压电源故障特征向量；

(2)对步骤(1)中获取的输出电压、输出电阻、输出纹波、电源效率四个参数历史及当前时刻的时间序列数据，结合遗传算法与最小二乘支持向量机(Least squares support vectormachine，LSSVM)进行四参数相空间重构；

(3)依据步骤(2)中建立的相空间重构模型，采用多元时间序列局部预测融合法获取未来某时刻输出电压、输出电阻、输出纹波、电源效率参数值；

(4)对高压电源的额定输出电压规定最大输出电阻规定最大输出纹波规定电源效率η^*四参数值对应故障特征向量归一化，得到向量V₀，将其作为标准故障特征向量，对未来某时刻高压电源的故障特征向量归一化后得到向量V，计算V与V₀的欧氏距离d；

(5)将步骤(4)中获取的未来某时刻欧氏距离d与设定故障阈值d_f比较，若d≥d_f，则判定高压电源故障，若d＜d_f，则判定高压电源尚未发生故障。

本发明的雷达发射机高压电源多参数融合实时健康预报方法，利用输出电压、输出电阻、输出纹波、电源效率四个参数融合对高压电源健康状况进行评估；所述故障预测方法步骤(2)中，结合遗传算法与最小二乘支持向量机算法，对输出电压、输出电阻、输出纹波、电源效率四个参数时间序列数据的四元相空间重构，具体步骤为(a1)～(a4)：