局域波分解方法、特征剖析及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，非平穩(wěn)信號(hào)處理方法及其在工程中的應(yīng)用研究越來(lái)越受到人們的重視。無(wú)論是在雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域還是設(shè)備故障診斷領(lǐng)域，非平穩(wěn)信號(hào)處理一直都是一個(gè)困擾人們的復(fù)雜而有意義的課題。各種各樣新方法、新技術(shù)的提出為解決非平穩(wěn)問(wèn)題注入了新的活力。局域波理論就是其中最新技術(shù)之一。局域波理論在十幾年的發(fā)展過(guò)程中，逐漸展現(xiàn)出它在非平穩(wěn)信號(hào)處理領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。但這種理論還不是很完善，仍需進(jìn)一步探討；同時(shí)，其應(yīng)用方法和應(yīng)用領(lǐng)域仍需進(jìn)一步研究。本文基

2、于這個(gè)思想，并根據(jù)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“局域波法及其工程應(yīng)用研究”(50475155)，結(jié)合前人的研究和工程需要，對(duì)局域波理論和方法進(jìn)行了深入的研究，并在工程應(yīng)用方法上進(jìn)行了新的探索。主要的工作如下： (1)根據(jù)局域波分解與小波分解的相似性特點(diǎn)，總結(jié)了局域波分解特性，比較了局域波和小波分解在理論及應(yīng)用領(lǐng)域——一、二維信號(hào)分解、奇異性檢測(cè)、數(shù)據(jù)壓縮、時(shí)頻分析等方面的異同，為局域波的深入研究提供了思路。 (2)針對(duì)現(xiàn)有的局域

3、波分解算法，分析了它的分解能力，給出了分解誤差隨采樣頻率變化的曲線和兩正弦信號(hào)疊加時(shí)的可分區(qū)域圖，解釋了局域波對(duì)正(余)弦調(diào)幅信號(hào)和加和信號(hào)不可分的原因，指出了局域波分解的高頻模式分量可能存在不滿足Hilbert變換的前提條件的可能性，建議應(yīng)對(duì)高頻模式分量慎用Hilbert變換；此外，還全面分析了局域波分解存在過(guò)分解、產(chǎn)生偽分量的原因，提出了用基本分量與原信號(hào)的相關(guān)性，來(lái)檢驗(yàn)分量可靠性的方法，并給出了處理偽分量的思路。 (3)根

4、據(jù)噪聲往往處于高頻段的特點(diǎn)，對(duì)局域波分解的前幾個(gè)分量進(jìn)行噪聲分析，根據(jù)白噪聲與任何信號(hào)不相關(guān)的特點(diǎn)，提出了分解分量的噪聲評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)上建立了基于相關(guān)分析和噪聲評(píng)判的信號(hào)降噪方法。變速箱故障診斷的實(shí)例說(shuō)明了此降噪方法對(duì)非平穩(wěn)信號(hào)降噪很有效。 (4)從局域波分解具有能精確提取趨勢(shì)的特點(diǎn)入手，建立了局域波分解分量的趨勢(shì)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，即用局域波分解分量的標(biāo)準(zhǔn)均值來(lái)確定哪些分量被趨勢(shì)成分污染，用標(biāo)準(zhǔn)均值遠(yuǎn)離零點(diǎn)的分量(序數(shù)為D)和其后

5、面的分量加上趨勢(shì)項(xiàng)來(lái)重構(gòu)信號(hào)，得到信號(hào)的緩變趨勢(shì)。并把此理論應(yīng)用在緩變瞬時(shí)頻率的提取、非參數(shù)密度和回歸估計(jì)等方面；并在此基礎(chǔ)上，分析了柴油機(jī)不同噴油狀態(tài)下燃燒段的絕對(duì)趨勢(shì)，從而為分析噴油狀態(tài)提供了重要的特征信息。 (5)在故障特征提取方法方面，結(jié)合近似熵對(duì)波形復(fù)雜性的定量特點(diǎn)，提出了局域波和近似熵相結(jié)合的局域波近似熵特征提取法，建立了分辨故障的有效特征；進(jìn)而，利用概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分類能力和故障的局域波近似熵特征，提出了故障診斷和分