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经验小波变换及其在机械故障盲分离中的应用

2020-10-21吴加福吴安定

机械设计与制造 2020年10期
关键词:经验故障信号

吴加福,吴安定,肖 涵

(1.温州市特种设备检测研究院,浙江 温州 325000;2.武汉科技大学,湖北 武汉 430081)

1 引言

盲源分离是指在源信号和混合矩阵都未知的情况下,基于源信号之间相互独立的假设,从测得的观测信号中分离出源信号一种经典的信号处理方法。针对这个问题,Comon 提出经典的独立分量分析(Independent Component Analysis,ICA)方法,有效地解决了线性混合信号的盲源分离问题[1]。随后,在复数信号[2]的处理中提出了快速ICA 算法(FastICA),其给出局部一致的估计量,在频域盲分离中得到了广泛的应用。然而,传统的盲源分离仅适用于源数小于观测通道的情况下,而对于观测数小于源数的欠定情况效果不佳。针对欠定情况下的,学者提出了基于经验模式分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)的欠定去噪源分离方法[3]。文献[4]采用集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)、独立分量分析和连续小波变换相结合的方法,在克服ICA 中传感器数目大于源信号数目的限制条件时,获得了单通道含噪信号较好地分离。文献[5]提出了一种结合经验模式分解、奇异值分解(Singular ValueDecomposition,SVD)和贝叶斯信息准则(BayesianInformation Criterion,BIC)的源信号数量估计方法,解决了卷积混合的机械振动信号在欠定情况下的源数估计问题。但是,基于EMD 及其改进版本的欠定盲源分离方法都存在模式混叠、边界效应等问题[6-7]。拟运用经验小波变换[8](Empirical Wavelet Transform,EWT)的理念进行单通道盲源分离,可以在一定程度上改善EMD 的缺陷。

单通道盲源分离是观测通道只有一个的特殊的欠定盲源分离,提出了一种基于经验小波变换(Empirical Wavelet Transform,EWT)的单通道盲源分离方法,使用EMD-SVD-BIC 方法估计源数以确定EWT 中频谱分割边界的个数N。……

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