[發(fā)明專利]一種基于K-均值聚類的頻響函數(shù)質(zhì)量線優(yōu)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110564382.0
• 申請(qǐng)日: 2021-05-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113204739A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜中剛;鄧聚才;許恩永;劉夫云;孫永厚;葉明松;唐振天;馮哲;王方圓;趙德平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué);東風(fēng)柳州汽車有限公司
• 主分類號(hào): G06F17/15
• 分類號(hào): G06F17/15;G06K9/62;G06F17/11;G06F17/18
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 周雯

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于K?均值聚類的頻響函數(shù)質(zhì)量線優(yōu)化方法，通過(guò)將試驗(yàn)?zāi)B(tài)測(cè)定的頻響函數(shù)頻段劃分為相應(yīng)數(shù)據(jù)集并標(biāo)準(zhǔn)化；確定每個(gè)數(shù)據(jù)集的初始聚類中心和聚類數(shù)；定義該算法的迭代指標(biāo)和迭代公式，反復(fù)迭代聚類中心和聚類數(shù)，直到指標(biāo)最優(yōu)；定義權(quán)重系數(shù)，根據(jù)不同的聚類和對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)計(jì)算所選頻響函數(shù)質(zhì)量線的均值。該方法結(jié)合質(zhì)量線均值計(jì)算公式和K?均值聚類算法的優(yōu)勢(shì)，主要確定了初始聚類數(shù)目和聚類中心方法、K?均值迭代指標(biāo)、類的權(quán)重系數(shù)，通過(guò)編寫(xiě)程序仿真，結(jié)果證明計(jì)算精度明顯優(yōu)化，同時(shí)極大提升基于試驗(yàn)?zāi)B(tài)的質(zhì)量線識(shí)別慣量參數(shù)方法的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)電制造、車輛船舶、航空航天、航海、軍工等復(fù)雜構(gòu)件慣性參數(shù)識(shí)別領(lǐng)域，具體是一種基于K-均值聚類的頻響函數(shù)質(zhì)量線優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

基于試驗(yàn)?zāi)B(tài)的質(zhì)量線識(shí)別慣量參數(shù)方法在機(jī)電制造、車輛船舶、航空航天、航海、軍工等工程技術(shù)和科學(xué)研究中具有十分重要的意義。頻響函數(shù)質(zhì)量線數(shù)據(jù)的處理是準(zhǔn)確識(shí)別慣性參數(shù)非常重要的環(huán)節(jié)。但目前對(duì)基于頻響函數(shù)質(zhì)量線的方法計(jì)算慣性參數(shù)過(guò)程中，對(duì)均值的計(jì)算一般直接采用算術(shù)平均值，忽略頻段內(nèi)數(shù)據(jù)的波動(dòng)和最值的影響，且實(shí)際測(cè)試結(jié)果的頻響函數(shù)質(zhì)量線非理想平滑，試驗(yàn)過(guò)程誤差積累較多，因此試驗(yàn)結(jié)果更需要精細(xì)化處理，才能更好提升該測(cè)試技術(shù)的效率和精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種基于K-均值聚類的頻響函數(shù)質(zhì)量線優(yōu)化方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：

一種基于K-均值聚類的頻響函數(shù)質(zhì)量線優(yōu)化方法，包括如下步驟：

1)將試驗(yàn)?zāi)B(tài)確定的m條頻響函數(shù)頻段S_n劃分為m個(gè)數(shù)據(jù)集T＝{S₁...S_m}，并標(biāo)準(zhǔn)化，具體步驟如下：

1-1)頻響函數(shù)S_m為二維數(shù)組，由縱坐標(biāo)的幅值H(ω)＝{H₁H₂…H_n}和橫坐標(biāo)的角頻率ω＝{ω₁ ω₂…ω_n}組成，并將兩個(gè)變量的值建立一一映射關(guān)系；

1-2)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

1-2-1)任選一個(gè)數(shù)集S_m，計(jì)算S_m幅值H(ω)的算術(shù)平均值

1-2-2)計(jì)算幅值H(ω)的殘差絕對(duì)值確定殘差絕對(duì)值集合為U_re＝{μ₁，μ₂，…，μ_n}；

1-2-3)計(jì)算幅值H(ω)標(biāo)準(zhǔn)差

1-2-4)為降低初始數(shù)據(jù)的波動(dòng)峰值對(duì)求解整體均值的影響，對(duì)幅值H(ω)每個(gè)樣本進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，其中任意樣本表示為該幅值集合為H_BZi＝{h_BZ1，h_BZ2，…，h_BZn}，對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)角頻率ω＝{ω₁ ω₂…ω_n}不變；

2)確定每個(gè)頻響函數(shù)數(shù)據(jù)集的聚類數(shù)K₀和初始聚類中心C₀，具體如下：

2-1)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的幅值H(ω)集合H_BZi確定初始聚類數(shù)K₀

2-1-1)計(jì)算集合H_BZi的極差Ra_O＝max(H_BZi)-min(H_BZi)；

2-1-2)計(jì)算集合H_BZi的算數(shù)平均值