[發(fā)明專利]一種基于希爾伯特-黃變換的設(shè)備或系統(tǒng)機(jī)內(nèi)測(cè)試信號(hào)特征提取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010228743.6
• 申請(qǐng)日: 2010-07-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101887407A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈毅;張淼;王強(qiáng);王艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/14
• 分類號(hào): G06F17/14
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張宏威

1.一種基于希爾伯特-黃變換的設(shè)備或系統(tǒng)機(jī)內(nèi)測(cè)試信號(hào)特征提取方法，其特征在于具體過(guò)程如下：

步驟一：對(duì)輸入的機(jī)內(nèi)測(cè)試信號(hào)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，得到一階本征模態(tài)函數(shù)分量IMF1和殘差函數(shù)RES；

步驟二：對(duì)步驟一獲得的一階本征模態(tài)函數(shù)分量IMF1進(jìn)行希爾伯特變換，得到其幅值和瞬時(shí)頻率；

步驟三：計(jì)算步驟一所述的一階本征模態(tài)函數(shù)分量IMF1瞬時(shí)頻率的一階差分；

步驟四：對(duì)步驟三獲得一階差分進(jìn)行信號(hào)處理，確定潛在故障特征出現(xiàn)的時(shí)刻集合；

步驟五：在機(jī)內(nèi)測(cè)試信號(hào)的基礎(chǔ)上生成最終特征時(shí)刻集合，并依照最終特征時(shí)刻集合截取特征信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于希爾伯特-黃變換的設(shè)備或系統(tǒng)機(jī)內(nèi)測(cè)試信號(hào)特征提取方法，其特征在于步驟一中對(duì)輸入的機(jī)內(nèi)測(cè)試信號(hào)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，得到一階本征模態(tài)函數(shù)分量IMF1和殘差函數(shù)RES的過(guò)程為：

設(shè)定輸入的機(jī)內(nèi)測(cè)試信號(hào)為，時(shí)間，

步驟a、篩選過(guò)程初始化，，且滿足關(guān)系式成立，其中為一階本征模態(tài)函數(shù)分解中經(jīng)過(guò)第次篩選后的剩余函數(shù)；

步驟b、根據(jù)篩選程序獲取輸入的機(jī)內(nèi)測(cè)試信號(hào)經(jīng)過(guò)一階本征模態(tài)函數(shù)分解的剩余的殘差函數(shù)中經(jīng)過(guò)第次篩選后的剩余函數(shù)；

步驟c、采用標(biāo)準(zhǔn)偏差準(zhǔn)則判斷獲得的剩余函數(shù)是否滿足本征模態(tài)函數(shù)的條件，即是否小于閾值T，；

判斷結(jié)果為是，執(zhí)行步驟d，判斷結(jié)果為否，則，然后執(zhí)行步驟b，

步驟d、提取一階本征模態(tài)函數(shù)分量IMF1：；

步驟e、獲取輸入的機(jī)內(nèi)測(cè)試信號(hào)經(jīng)過(guò)一階本征模態(tài)函數(shù)分解的剩余的殘差函數(shù)RES：。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于希爾伯特-黃變換的設(shè)備或系統(tǒng)機(jī)內(nèi)測(cè)試信號(hào)特征提取方法，其特征在于步驟b根據(jù)篩選程序獲取輸入的機(jī)內(nèi)測(cè)試信號(hào)經(jīng)過(guò)一階本征模態(tài)函數(shù)分解的剩余的殘差函數(shù)中經(jīng)過(guò)第次篩選后的剩余函數(shù)的過(guò)程為：

步驟b1、利用三次樣條函數(shù)獲取輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)一階本征模態(tài)函數(shù)分解的剩余趨勢(shì)函數(shù)中經(jīng)過(guò)第次篩選后的剩余函數(shù)的上、下包絡(luò)；

步驟b2、計(jì)算所述剩余函數(shù)上、下包絡(luò)曲線在各個(gè)的均值；

步驟b3、獲取系統(tǒng)模型誤差項(xiàng)經(jīng)過(guò)一階本征模態(tài)函數(shù)分解的剩余趨勢(shì)函數(shù)中經(jīng)過(guò)第次篩選后的剩余函數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于希爾伯特-黃變換的設(shè)備或系統(tǒng)機(jī)內(nèi)測(cè)試信號(hào)特征提取方法，其特征在于步驟二中對(duì)一階本征模態(tài)函數(shù)分量IMF1進(jìn)行希爾伯特變換，得到其幅值和瞬時(shí)頻率的過(guò)程為：

步驟二一、對(duì)一階本征模態(tài)函數(shù)分量IMF1進(jìn)行離散褶積，得到其希爾伯特變換，如下式所示：

；

步驟二二、計(jì)算一階本征模態(tài)函數(shù)分量IMF1的解析信號(hào)的包絡(luò)振幅，如下式所示：

；

步驟二三、計(jì)算解析信號(hào)的相角和瞬時(shí)頻率，如下式所示：

，

；

得到IMF1的幅值和瞬時(shí)頻率。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于希爾伯特-黃變換的設(shè)備或系統(tǒng)機(jī)內(nèi)測(cè)試信號(hào)特征提取方法，其特征在于步驟三中計(jì)算一階本征模態(tài)函數(shù)分量IMF1瞬時(shí)頻率的一階差分的過(guò)稱為：

按下式計(jì)算一階本征模態(tài)函數(shù)分量IMF1瞬時(shí)頻率一階差分：

。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于希爾伯特-黃變換的設(shè)備或系統(tǒng)機(jī)內(nèi)測(cè)試信號(hào)特征提取方法，其特征在于步驟四中對(duì)一階差分進(jìn)行信號(hào)處理，確定潛在故障特征出現(xiàn)的時(shí)刻集合的過(guò)程為：

步驟四一、計(jì)算一階本征模態(tài)函數(shù)分量IMF1瞬時(shí)頻率一階差分的絕對(duì)值：

；

步驟四二、求取在時(shí)間內(nèi)一階差分的絕對(duì)值的平均值；求取在時(shí)間內(nèi)一階本征模態(tài)函數(shù)分量IMF1的解析信號(hào)的包絡(luò)振幅的平均值；

步驟四三、根據(jù)步驟四一和步驟四二獲得的數(shù)值，求得特征時(shí)刻集合的過(guò)程為：

對(duì)于時(shí)刻一階差分的絕對(duì)值中小于平均值的位置予以排除，

對(duì)于時(shí)刻一階差分的絕對(duì)值不小于平均值的位置，將時(shí)刻保留在特征時(shí)刻集合中，

對(duì)于解析信號(hào)的包絡(luò)振幅中小于平均值的位置予以排除，得到特征時(shí)刻集合：

。