[發明專利]基于模式識別提高內燃機表面振動信號信噪比的方法

有效

• 申請號: 201310721556.5
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103632017A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 程勇;趙秀亮
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

技術領域

本發明涉及一種信號處理新方法，具體涉及一種基于模式識別濾除內燃機表面振動激勵響應信號中往復慣性力激勵振動響應信號的方法。

背景技術

內燃機表面振動信號是多種激勵共同作用的結果，缸壓激勵的振動響應信號包含豐富的與缸內燃燒過程相關的信息，且振動傳感器價格便宜、安裝方便。因此，內燃機表面振動信號對內燃機工作過程及故障診斷等具有重要的意義。圍繞著內燃機表面振動信號的分析和應用，國內外學者采用各種信號分析技術，做了大量的研究工作。Anyu?Chen采用短時傅里葉變換技術，可對內燃機表面振動信號中包含的燃燒激勵、活塞撞擊激勵響應信號進行識別。Chiavola基于在一臺雙缸柴油機上所測振動信號的頻域分析，設計了濾波器并提取出了650-1100Hz的機體振動信號成分。鄭旭利用M-EMD集總平均經驗模態分解方法對內燃機振動信號進行分解，實現了對燃燒激勵響應信號和氣門撞擊激勵響應信號的分離。Katarzyna?Bizon研究了基于徑向基函數（RBF）神經網絡，利用內燃機機體表面振動信號預測氣缸壓力以及與氣缸壓力相關的參數。

但是，上述研究對工作都以信號分析和處理技術為基礎，內燃機表面振動信號中高頻激勵可以通過常規的信號處理手段可以去除，但是往復慣性力激勵和缸壓激勵振動響應信號在時域及頻域均出現重疊，難以實現在濾除干擾信號的同時保持有用信號的完整性。

發明內容

為解決現有技術存在的不足，本發明公開了基于模式識別提高內燃機表面振動信號信噪比的方法，本發明提出在曲柄轉角域研究內燃機往復慣性力的變化規律，依據缸壓激勵和往復慣性力激勵響應信號的耦合特點，利用模式識別的方法去除往復慣性力激勵響應信號，實現缸壓激勵響應信號的提取，從而提高內燃機表面振動信號信噪比。

為實現上述目的，本發明的具體方案如下：

基于模式識別提高內燃機表面振動信號信噪比的方法，包括以下步驟：

步驟一：依據內燃機往復慣性力的特點，建立往復慣性力激勵響應信號模型；

步驟二：辨識步驟一中的相關的模型參數；

步驟三：預測往復慣性力激勵響應信號；

步驟四：去除往復慣性力激勵響應信號。

所述步驟一內燃機往復慣性力二階表達式為：

P_j＝-mrω²(cosα+λcos2α)。

往復慣性力表達式求導得到：

∂Pj∂α=mrω2(sinα+2λsin2α)=A1n2sinα+A2n2sin2α.]]>

假設往復慣性力激勵響應信號與往復慣性力導數之間只存在相位和幅值上的變化，因此得到假設的往復慣性力激勵響應信號表達式：