[發(fā)明專利]自適應中心頻率模式分解方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112367063B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設計）人: 江星星;宋秋昱;汪海恩;黃強;王俊;石娟娟;杜貴府;朱忠奎
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H03H21/00
• 分類號: H03H21/00
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 張榮

本發(fā)明涉及一種自適應中心頻率模式分解方法及系統(tǒng),包括：建立數據驅動的自適應中心頻率快速定位策略；建立滿足信號重構的一次分解策略；聯(lián)合所述數據驅動的自適應中心頻率快速定位策略和所述滿足信號重構的一次分解策略實現(xiàn)對非平穩(wěn)信號的自適應分解。本發(fā)明有效避免因參數設置不合理出現(xiàn)的模式混疊等問題，而且準確性好、效率高。

技術領域

本發(fā)明涉及信號分解與檢測的技術領域，尤其是指一種自適應中心頻率模式分解方法及系統(tǒng)。

背景技術

信號分解方法對工業(yè)信號的檢測與分析十分關鍵。目前發(fā)展了許多自適應信號分析方法，如經驗模式分解，局部均值分解，局部特征分解，自適應局部迭代濾波分解，經驗小波分解以及非線性模式分解等。這些方法都存在各自的局限性，例如存在需要預設參數、模式混疊和端點效應等問題，導致現(xiàn)有自適應信號分解方法的應用范圍受到限制。尤其，變分模式分解方法是2014年提出了一種自適應信號分解技術，它可以將具有多分量非平穩(wěn)信號分解為多個具有一定意義的模式分量。與傳統(tǒng)的自適應分解方法相比，變分模式分解方法具有較多明顯優(yōu)勢，如噪聲抑制、非遞歸篩選和物理意義明確等，已在許多領域取得了應用。但是，這類方法都集中在如何確定合適的分解參數，難以平衡計算效率和準確性的關系且缺乏一定的自適應性。因此，有必要突破變分模式分解方法局限性，提出新的信號分析方法，以更好地應用工業(yè)信號的檢測與分析。

發(fā)明內容

為此，本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術中帶寬參數和模式分量個數等分解參數的優(yōu)化過程繁瑣，且準確性差、效率低的問題，從而提供一種避免帶寬參數和模式分量個數等分解參數的優(yōu)化過程繁瑣，且準確性好、效率高的自適應中心頻率模式分解方法及系統(tǒng)。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的一種自適應中心頻率模式分解方法，包括：建立數據驅動的自適應中心頻率快速定位策略；建立滿足信號重構的一次分解策略；聯(lián)合所述數據驅動的自適應中心頻率快速定位策略和所述滿足信號重構的一次分解策略實現(xiàn)對非平穩(wěn)信號的自適應分解。

在本發(fā)明的一個實施例中，建立數據驅動的自適應中心頻率快速定位策略的方法為：建立對單分量進行識別的優(yōu)化求解模型；構建迭代1次中心頻率與初始估計頻率的關系；建立收斂趨勢性判別函數。

在本發(fā)明的一個實施例中，建立對單分量進行識別的優(yōu)化求解模型的方法為：優(yōu)化求解模型L_one(u_r(t),ω_r)為其中u_r(t)是單分量，ω_r為u_r(t)的中心頻率，x(t)是待分解非平穩(wěn)信號，η表示帶寬參數，表示關于時間t的偏導數，δ(t)為狄利克雷分布函數，*表示卷積算子，表示取2范數。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述優(yōu)化求解模型L_one(u_r(t),ω_r)的求解通過下面兩個迭代計算式和來完成，其中X(ω)為待分解非平穩(wěn)信號x(t)的頻譜；為第n次迭代得到關于u_r(t)的優(yōu)化頻譜；為第n次迭代得到關于u_r(t)的中心頻率；f_s為待分解非平穩(wěn)信號x(t)的采樣頻率，且兩個迭代計算式要給定u_r(t)的中心頻率ω_r的初始估計值

在本發(fā)明的一個實施例中，通過兩個迭代計算式構建迭代1次中心頻率與初始估計頻率的關系式：