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)信號處理方法及其在工程中的應(yīng)用研究越來越受到人們的重視。無論是在雷達(dá)信號處理領(lǐng)域還是設(shè)備故障診斷領(lǐng)域，非平穩(wěn)信號處理一直都是一個困擾人們的復(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)展過程中，逐漸展現(xiàn)出它在非平穩(wěn)信號處理領(lǐng)域的優(yōu)勢。但這種理論還不是很完善，仍需進(jìn)一步探討；同時，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、于這個思想，并根據(jù)國家自然科學(xué)基金項目“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，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、二維信號分解、奇異性檢測、數(shù)據(jù)壓縮、時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疊加時的可分區(qū)域圖，解釋了局域波對正(余)弦調(diào)幅信號和加和信號不可分的原因，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分解、產(chǎn)生偽分量的原因，提出了用基本分量與原信號的相關(guān)性，來檢驗分量可靠性的方法，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，對局域波分解的前幾個分量進(jìn)行噪聲分析，根據(jù)白噪聲與任何信號不相關(guān)的特點，提出了分解分量的噪聲評判標(biāo)準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)上建立了基于相關(guān)分析和噪聲評判的信號降噪方法。變速箱故障診斷的實例說明了此降噪方法對非平穩(wěn)信號降噪很有效。 (4)從局域波分解具有能精確提取趨勢的特點入手，建立了局域波分解分量的趨勢評判標(biāo)準(zhǔn)，即用局域波分解分量的標(biāo)準(zhǔn)均值來確定哪些分量被趨勢成分污染，用標(biāo)準(zhǔn)均值遠(yuǎn)離零點的分量(序數(shù)為D)和其后

5、面的分量加上趨勢項來重構(gòu)信號，得到信號的緩變趨勢。并把此理論應(yīng)用在緩變瞬時頻率的提取、非參數(shù)密度和回歸估計等方面；并在此基礎(chǔ)上，分析了柴油機(jī)不同噴油狀態(tài)下燃燒段的絕對趨勢，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)合近似熵對波形復(fù)雜性的定量特點，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