基于数字孪生的Buck电路故障诊断方法

夏玲, 姜媛媛, 张杰, 孙权, 魏念巍, 张书婷

夏玲，姜媛媛，张杰,等.基于数字孪生的Buck电路故障诊断方法［J］.工矿自动化，2021,47（2）：88-92.. DOI: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020070063
引用本文: 夏玲，姜媛媛，张杰,等.基于数字孪生的Buck电路故障诊断方法［J］.工矿自动化，2021,47（2）：88-92.. DOI: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020070063
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XIA Ling, JIANG Yuanyuan, ZHANG Jie, SUN Quan, WEI Nianwei, ZHANG Shuting. Buck circuit fault diagnosis method based on digital twi[J]. Journal of Mine Automation, 2021, 47(2): 88-92. DOI: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020070063
Citation: XIA Ling, JIANG Yuanyuan, ZHANG Jie, SUN Quan, WEI Nianwei, ZHANG Shuting. Buck circuit fault diagnosis method based on digital twi[J]. Journal of Mine Automation, 2021, 47(2): 88-92. DOI: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020070063
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基于数字孪生的Buck电路故障诊断方法

  • 1.

    安徽理工大学 电气与信息工程学院， 安徽 淮南232001

  • 2.

    南京工程学院 自动化学院， 江苏 南京211167

基金项目: 

安徽省高校省级自然科学研究项目（KJ2019ZD12，KJ2018A0759）

安徽省高校优秀青年骨干人才国内外访学研修项目（gxfx2017025）

详细信息

  • 中图分类号: TD61

Buck circuit fault diagnosis method based on digital twi

  • 1.

    School of Electrical and Information Engineering, Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, China

  • 2.

    School of Automation, Nanjing Institute of Technology, Nanjing 211167, China

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    摘要
  • 摘要: 针对Buck电路故障诊断方法存在计算量大和准确率低等问题，提出了一种基于数字孪生的Buck电路故障诊断方法。首先，通过Matlab/Simulink软件平台建立Buck电路的数字孪生模型，并根据Buck电路元器件标称值设置数字孪生模型初始参数；然后，将采集的Buck电路输出电压信号及运行状态映射到数字孪生模型中，根据数字孪生模型与Buck电路的输出电压建立目标函数，并利用Levenberg-Marquart算法迭代优化目标函数，实现数字孪生模型的更新，最终实现Buck电路元器件参数估计；最后，比较数字孪生模型得到的参数估计值与Buck电路元器件标称值，若二者之差超过标称值20%,表明元器件失效,从而实现Buck电路故障诊断。实验结果表明，该方法对Buck电路元器件参数具有较高的估计精度与诊断可靠性。
    Abstract: In order to address the problems of large calculation and low accuracy of Buck circuit fault diagnosis methods, a buck circuit fault diagnosis method based on digital twin is proposed. Firstly, the digital twin model of Buck circuit is established by Matlab/Simulink software platform, and the initial parameters of the digital twin model are set according to the nominal values of Buck circuit components.Secondly, the acquired Buck circuit output voltage signal and operation state are mapped into the digital twin model, and the objective functionsare established according to the digital twin model and the output voltage of Buck circuit. The Levenberg-Marquart algorithm is used toiterate and optimize the objective functions to achieve the digital twin modelupdate so as to realize the parameter estimation of Buck circuit components. Finally, the estimated parameters obtained from the digital twin model are compared with the nominal values of Buck circuit components. When the difference between the two exceeds 20% of the nominal values, it is indicated that the component is invalid and the Buck circuit fault diagnosis is obtained. The experimental results show that the proposed method has high estimation accuracy and diagnostic reliability for Buck circuit component parameters.
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  • 发布日期:  2021-02-19
  • 刊出日期:  2021-02-25

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