[發明專利]一種基于自適應啁啾模態分解的過程非線性波動檢測方法

在審

• 申請號: 202111521405.6
• 申請日: 2021-12-13
• 公開（公告）號: CN114200913A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 吳夏來;張寧;林靈
• 申請（專利權）人: 湖州師范學院
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 安徽思沃達知識產權代理有限公司 34220
• 代理人: 戴曉丹

1.一種基于自適應啁啾模態分解的過程非線性波動檢測方法，其特征在于，包括：

(1)采集待檢測工業過程的回路輸出信號，并初始化模態數和近似熵；

(2)用VNCMD方法分解信號；

(3)計算每個分解模態的瞬時頻率的近似熵，保留滿足閾值條件的模態，從而確定VNCMD的最佳模態數；

(4)重新用VNCMD方法分解信號，獲得所需的模態和瞬時頻率；

(5)計算每個分解模態的歸一化相關系數和規律性指數，保留滿足振蕩檢測指標的模態，從而檢測出振蕩；

(6)將歸一化互相關系數最大的模態的平均振蕩周期的倒數作為基本頻率；

(7)計算當前基本頻率對應模態之外的其他所有模塊的置信區間上限和下限；

(8)判斷基本頻率的整數倍是否存在該置信區間內，如果存在，則認為該振蕩是由非線性問題誘發的，如果不存在，則認為該振蕩不是由非線性問題誘發的。

2.根據權利要求1所述的基于自適應啁啾模態分解的過程非線性波動檢測方法，其特征在于，步驟(3)中，計算每個分解模態的瞬時頻率的近似熵，具體計算步驟如下：

步驟(2-1)，將步驟(2)中分解得到的模態的瞬時頻率離散化，形式如下：

[f_k(t₁),f_k(t₂),…,f_k(t_N)]

其中：

N為數據長度。

步驟(2-2)設從第i分量開始的p個連續子分段，形式如下：

F_k(i)＝[f_k(t_i),f_k(t_i+1),…,f_k(t_i+p-1)],i＝1,2,…,N-p+1

步驟(2-3)，計算任意兩個子分段的距離：

步驟(2-4)，統計滿足dist[F_k(i),F_k(j)]δ的子分段數量，記為：

num{dist[F_k(i),F_k(j)]δ}

其中：

δ為容差。

步驟(2-5)，計算在容差δ內，模態相似的頻率，公式如下：

步驟(2-6)，對每個頻率取自然對數，并計算它們的算術平均值，公式如下：

步驟(2-7)，令p＝p+1，重復步驟(2-2)-(2-6)，得到A^p+1(δ)

步驟(2-8)，得到每個分解模態的瞬時頻率的近似熵，如下：

ApEn＝A^p+1(δ)-A^p(δ)。

3.根據權利要求2所述的基于自適應啁啾模態分解的過程非線性波動檢測方法，其特征在于，步驟(3)中，所述閾值條件如下：

ApEn0.1 。

4.根據權利要求3所述的基于自適應啁啾模態分解的過程非線性波動檢測方法，其特征在于，步驟(5)中，所述的歸一化相關系數，用于識別和剔除雜散模態，計算如下：

其中：

ρ_k為分解模態的相關系數。

5.根據權利要求4所述的基于自適應啁啾模態分解的過程非線性波動檢測方法，其特征在于，步驟(5)中，所述分解模態的相關系數，用于量化復合信號和子信號之間的相關性，公式如下：

其中：

Cov(·)表示協方差；

σ表示標準差。

6.根據權利要求5所述的基于自適應啁啾模態分解的過程非線性波動檢測方法，其特征在于，步驟(5)中，所述規律性指數，用于衡量振蕩程度，公式如下：

其中：

T_k為分解模態的平均振蕩周期；

為平均振蕩周期的標準差。