基于RO-SBM的Hilbert-Huang变换端点效应抑制方法

针对Hilbert-Huang变换方法中由于信号经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)过程中所存在的端点效应问题,分析了现有数据延拓方式的利弊,并在基于斜率(slope based method,简称SBM)方法以及改进方法(improved slope based method,简称ISBM)的基础上提出了一种全新的基于斜率再优化(re-optimization slope based method,简称RO-SBM)方法用于信号序列的极值点延拓,然后对延拓后的数据进行EMD分解,得到相应的本征模函数(intrinsic mode function,简称IMF)分量.数值仿真结果表明,采用基于RO-SBM方法进行数据延拓,相比镜像延拓以及ISBM方法,可以更有效地抑制EMD中的端点效应问题,提升HHT方法的信号分析性能.通过基于RO-SBM方法进行数据延拓的HHT方法准确分离出了某转子系统的局部碰摩径向振动信号中所包含的故障特征分量,并将此方法成功应用于旋转机械故障诊断领域.     

HILBERT-HUANG变换端点效应处理新方法

HIBERT-HUANG变换(HHT)实现过程中,对信号进行经验模态分解(Empirical mode decomposition,EMD)和对分解得到的各个本征模函数(Intrinsic mode function,IMF)进行HILBERT变换时都会产生端点效应.对此问题,采用波形特征匹配延拓数据,提高经验模态分解精度,有效地抑制HILBERT变换中的端点效应,获得准确的HILBERT时频谱.所延拓数据兼顾原始信号中的极值点及非极值点的波形数据,使延拓数据特征与原信号一致,在HHT变换实现过程中仅需一次延拓,算法简单.仿真计算和转子系统故障试验分析结果表明,所用方法可以有效解决HHT变换的端点效应问题.     

基于RO-SBM的Hilbert Huang变换端点

针对Hilbert-Huang变换方法中由于信号经验模态分解(empirical mode decomposition, 简称EMD)过程中所存在的端点效应问题,分析了现有数据延拓方式的利弊,并在基于斜率(slope based method, 简称SBM)方法以及改进方法(improved slope based method,简称ISBM)的基础上提出了一种全新的基于斜率再优化(re-optimization slope based method, 简称RO-SBM)方法用于信号序列的极值点延拓,然后对延拓后的数据进行EMD分解,得到相应的 本征模函数(intrinsic mode function,简称IMF)分量。数值仿真结果表明,采用基于RO-SBM方法进行数据延拓,相比镜像延拓以及ISBM方法,可以更有效地抑制EMD中的端点效应问题, 提升HHT方法的信号分析性能。通过基于RO-SBM方法进行数据延拓的HHT方法准确分离出了某转子系统的局部碰摩径向振动信号中所包含的故障特征分量,并将此方法成功应用于旋 转机械故障诊断领域。     

基于改进的Hilbert-Huang变换电力系统闪变研究方法

针对电能质量中闪变的准确测量问题进行研究,优化了Hilbert-Huang变换算法中端点效应和重构信号精度不高的问题。通过加入白噪声模拟真实的样本,处理时,通过基于斜率的方法确定端点并根据能量特性筛选固有模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)分量,从而精准重构信号。通过仿真验证了其可靠性。     

基于支持向量机的BS-EM D端点效应消除方法

分析了B样条经验模式分解(B-spline empircal mode decomposition,简称BS-EMD)的端点效应问题,指出了现有延拓方法的不足,提出了一种基于支持向量机的B样条经验模式分解端点效应消除方法.首先采用支持向量机对原始信号进行延拓;然后用B样条插值方法对延拓后的数据进行插值计算得到信号的均值...     

基于标准互相关函数的经验模态分解端点效应处理方法

在经验模态分解(Empirical mode decomposition,EMD)过程中由于信号端点处极值点的不确定,导致信号上下包络线拟合过程中存在端点效应,使得EMD的分解结果严重失真.在分析现有处理方法的基础上,提出一种基于标准互相关函数的包络线拟合法.该方法以标准互相关函数为判定依据,每次分解时在信号上下包络线内部分别寻找一段与端点处包络线波形最相似、幅值差异最小的波形,用此段波形代替产生端点效应的包络线进行迭代,实现端点处包络线与原信号包络线边界处的光滑过度,减小端点处包络线的拟合误差.通过仿真和油膜涡动试验表明该算法可以有效解决端点效应问题,具有较高的分解精度,同时对模态混叠现象也有一定的抑制作用,与其他几种常见算法相比具有算法简单、易于实现的特点.     

基于改进Hilbert-Huang变换的机械故障诊断

Hilbert-Huang变换(Hilbert-Huangtransform,HHT)通过经验模式分解(Empirical mode decomposition,EMD)和Hilbert变换能够自适应地将复杂的非线性、非平稳信号刻画成Hilbert-Huang谱,突显信号的局部特征,具有良好的时频聚集能力,因此被广泛用于机械信号处理与故障诊断.然而,EMD存在的模式混淆问题使其难以获得准确的本征模式分量(Intrinsic mode function,IMF).此外,通常只有部分IMF包含故障敏感信息、表征故障特征.因此基于EMID和所有IMF的Hilbert-Huang谱的故障诊断精度有待提高.为此提出一种基于总体平均经验模式分解(Ensemble empirical mode decomposition,EEMD)和敏感IMF的改进HHT.该方法利用EEMD获取无模式混淆的IMF,通过敏感度评估算法从EEMD所有的IMF中选择反应故障特征的敏感IMF,从而得到改进的Hilbert-Huang谱以更准确地诊断机械故障.通过仿真试验以及转子早期碰摩故障诊断的工程实例验证了改进HHT的有效性.     

基于波形平均的经验模态分解端点效应抑制方法

经验模态分解(EMD)作为一种非常灵活的自适应时频分析方法,已广泛用于旋转机械故障诊断中的振动信号分析。但是,经验模态分解存在两个问题:端点效应以及模态混叠。针对EMD中存在的端点效应问题,在积分延拓局部均值分解(IELMD)的基础上,提出了一种利用波形平均来改进IELMD的方法。该方法利用一组相似波形来代替最佳匹配波形与特征波形相匹配,通过对相似波形左边或右边波形取平均得到延拓波形,将其附加在原始信号左端或右端。仿真和应用结果表明,与IELMD方法相比,该方法能够更有效地抑制经验模态分解端点效应。     

Hilbert-Huang变换中的模态混叠问题

希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform,简称HHT)存在的模态混叠现象严重影响了实际应用效果。在分析研究HHT原理及模态混叠产生机理的基础上,提出了基于形态滤波预处理与端点延拓相结合的方法抑制模态混叠现象。与集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,简称EEMD)方法比较,所提出的方法能够更快速、准确地分解出表征信号的本征模态函数(intrinsic mode function,简称IMF)分量。将该方法应用于滚动轴承的实测信号分析,结果表明,该方法在实际应用中同样具有很好的模态混叠抑制效果。     

基于Hilbert-Huang变换的QRS波检测算法研究

心电图(ECG)被广泛应用于心脏疾病诊断,而ECG中QRS复合波的检测是对ECG进行处理和分析的基础.本文提出一种新的QRS复合波检测算法.该算法利用Hilbert-Huang变换(HHT)中的经验模式分解(EMD)将心电信号自适应地分解为一组称为内禀模态函数(IMF)的波动模态成分.然后,结合软阈值去噪方法,构造出有利于QRS复合波检测的检测层,利用模极大值和QRS复合波特征点之间的对应关系,实现了对QRS复合波的检测.经MIT-BIH心率失常数据库验证,该算法对QRS复合波检测的平均准确率达到了99.34%,平均灵敏度为99.77%,平均阳性预测率为99.56%.     

基于提升小波包变换和集成支持矢量机的早期故障智能诊断

为了解决机电设备早期故障难以正确识别的问题,有效地提高分类的准确率,提出一种基于提升小波包变换和集成支持矢量机的早期故障智能诊断新方法。首先,该方法采用提升策略构造基于冲击故障信号特征的双正交小波,借助提升小波包变换提取信号的敏感频带特征,从而通过对敏感频带中的小波包系数进行包络解调分析检测出故障特征频率。其次,通过距离评估技术从原始信号和小波包系数的统计特征中选取最优特征集。最后,将最优特征输入到集成支持矢量机中,实现对不同故障类型的识别。将该方法应用于滚动轴承的早期故障诊断中,测试结果表明,该方法能够有效地提取故障特征,具有比单一支持矢量机更好的分类性能,故障诊断准确率更高。     

基于网格支持矢量机的涡轮泵多故障诊断

支持矢量机是一种基于结构风险最小化原则的机器学习方法,对小样本决策具有较好的学习推广性.由于常规支持矢量机算法是从二类分类问题推导得出的,在解决故障诊断这种典型的多类分类问题时存在困难,为此提出一种网络支持矢量机多类分类算法,用每个类别和其他两个至四个类别构造二类支持矢量机分类器.这些二类支持矢量机分类器组合而成的网格式结构多类分类器,具有容易扩展、重复训练样本少、速度快和识别正确率高的优点.将网格式结构多类分类器应用于涡轮泵试验台多故障诊断获得了令人满意的效果.     

基于支持向量机的往复泵泵阀故障诊断方法

提出一种基于支持向量机的往复泵泵阀故障诊断方法。该方法将泵阀振动信号的小波包变换系数作为特征向量，输入到由多个支持向量机构造的一个多值分类器中进行故障模式分类。试验结果表明，该方法不仅可以对发生故障的单个泵阀进行诊断，而且还能对同时发生故障的多个泵阀进行诊断。与常用的人工神经网络方法比较，该诊断方法具有更好的有效性、鲁棒性和推广性，在机械设备故障诊断中有很好的应用前景。     

非平稳振动信号分析中Hilbert-Huang变换的对比研究

Hilbert-Huang变换是一种信号分析新方法,特别适合于对非平稳信号进行分析。介绍该方法的基本理论,并利用它对一个典型的旋转机械非平稳振动信号进行分析。然后通过与利用短时傅里叶变换和小波变换所得到的分析结果的对比,研究Hilbert—Huang变换在分析一般非平稳振动信号中的优势和缺陷。最后结合实际应用中遇到的问题,简要论述Hilbert—Huang变换中的经验模态分解在分析频率成分非常靠近的复杂信号时的不足和原因。研究结果表明,Hilbert—Huang变换和其他方法相比,具有分辨能力强、自适应分解、物理意义清晰、信息完整、形式简洁和易于精确分析等优点;同时也存在具有端点效应、实时性稍差和难以将复杂信号中特别靠近的频率成分分解为独立的本征模分量的缺陷。     

TYRE DYNAMICS MODELLING OF VEHICLE BASED ON SUPPORT VECTOR MACHINES

Various methods of tyre modelling are implemented from pure theoretical to empirical or semi-empirical models based on experimental results. A new way of representing tyre data obtained from measurements is presented via support vector machines (SVMs). The feasibility of applying SVMs to steady-state tyre modelling is investigated by comparison with three-layer backpropagation (BP) neural network at pure slip and combined slip. The results indicate SVMs outperform the BP neural network in modelling the tyre characteristics with better generalization performance. The SVMs-tyre is implemented in 8-DOF vehicle model for vehicle dynamics simulation by means of the PAC 2002 Magic Formula as reference. The SVMs-tyre can be a competitive and accurate method to model a tyre for vehicle dynamics simulation.     

Hilbert-Huang变换在齿轮裂纹故障诊断中的应用

提出一种基于Hilbert-Huang变换的齿轮裂纹故障诊断的新方法。Hilbert-Huang变换是先把时间序列信号,用经验模态分解方法分解成不同特征时间尺度的固有模态函数,然后经过Hilbert变换获得信号时频分布的一种信号处理新方法,将Hilbert-Huang变换应用于齿轮箱中齿轮故障诊断的研究。齿轮故障实验信号的研究结果表明,Hilbert-Huang变换时频分析方法能有效诊断齿轮的齿根裂纹故障。     

SENSITIVITY ANALYSIS FOR ROLLING PROCESS BASED ON SUPPORT VECTOR MACHINE

A method for the calculation of the sensitivity factors of the rolling process has been obtained by differentiating the roll force model based on support vector machine. It can eliminate the algebraic loop of the analytical model of the rolling process. The simulations in the first stand of five stand cold tandem rolling mill indicate that the calculation for sensitivities by this proposed method can obtain a good accuracy, and an appropriate adjustment on the control variables determined directly by the sensitivity has an excellent compensation accuracy. Moreover, the roll gap has larger effect on the exit thickness than both front tension and back tension, and it is more efficient to select the roll gap as the control variable of the thickness control system in the first stand.     

FAULT DIAGNOSIS APPROACH FOR ROLLER BEARINGS BASED ON EMPIRICAL MODE DECOMPOSITION METHOD AND HILBERT TRANSFORM

Based upon empirical mode decomposition (EMD) method and Hilbert spectrum, a method for fault diagnosis of roller bearing is proposed. The orthogonal wavelet bases are used to translate vibration signals of a roller bearing into time-scale representation, then, an envelope signal can be obtained by envelope spectrum analysis of wavelet coefficients of high scales. By applying EMD method and Hilbert transform to the envelope signal, we can get the local Hilbert marginal spectrum from which the faults in a roller bearing can be diagnosed and fault patterns can be identified. Practical vibration signals measured from roller bearings with out-race faults or inner-race faults are analyzed by the proposed method. The results show that the proposed method is superior to the traditional envelope spectrum method in extracting the fault characteristics of roller bearings.     

基于小波包分解和支持向量机的机械故障诊断方法

提出应用小波包分解和支持向量机进行机械故障诊断的方法。该方法将振动信号小波包分解后的频带能量作为特征向量,输入到由多个支持向量机构成的多故障分类器中进行故障识别和分类。试验结果表明,与神经网络相比,采用支持向量机进行故障诊断可以获得更高的诊断精度,表明该方法是有效的、可行的。