基于嵌入式系统的BP神经网络及其在模拟电路故障诊断中的应用

赵 德 赞，　邢 　 军，　王 智 森

( 大连工业大学 信息科学与工程学院, 辽宁 大连　116034 )



基于嵌入式系统的BP神经网络及其在模拟电路故障诊断中的应用

赵 德 赞，邢 军，王 智 森

( 大连工业大学 信息科学与工程学院, 辽宁 大连116034 )

摘要:针对模拟电路故障的实时诊断问题，提出使用嵌入式系统实现BP神经网络进行诊断的解决方案。对诊断系统的芯片选择、系统架构、诊断流程、训练算法等问题进行了研究，提出使用STM32芯片作为核心芯片以及加入动量项的反向传播算法进行训练的策略，明确了系统的结构及运行流程。最后使用设计的系统分别进行了线性和非线性模拟电路的故障诊断实验进行验证。实验结果表明，基于嵌入式系统的BP神经网络能够有效及时地诊断出模拟电路的故障。

关键词:BP神经网络；嵌入式；模拟电路；故障诊断

0引言

自20世纪60年代以来，很多模拟电路故障诊断技术及理论被提出，如参数辨识法、故障字典法、逼近法、故障验证法等[1]。专家系统、模糊理论和神经网络被逐渐应用于模拟电路故障诊断中去，同时，将小波分析、遗传算法、支持向量机[2-3]及信息融合技术等应用于模拟电路故障诊断的研究，也为模拟电路诊断中所存在的元件容差与非线性、电路的模糊性等难题提供了途径[4-5]。其中，神经网络具有高度的并行处理、联想记忆[6]、自组织、自学习以及强非线性映射能力，因此在故障诊断方面具有很大的潜在优势和应用前景[7]。

BP神经网络[8]是目前应用最广泛的神经网络结构之一，具有理论成熟、易硬件实现等特点。……