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《武汉理工大学》 2008年
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基于分形理论的信号处理与分析的研究

朱波华  
【摘要】: 分形理论作为一门新兴的学科,它特别适用于分析复杂系统,而把分形理论应用于机械系统的故障分析领域,是学术界的新动向。可以采用分形理论分析机械系统的状态信号,从中提取出分形维数作为特征信息,不仅可以定性,而且可以定量地分析系统的运动状态,从而实现对复杂机械系统的故障诊断,提高对故障的识别和分析能力,是一种很有前途和有效的机械设备信号分析的方法。本文在总结和吸取前人研究成果的基础上对分形信号的仿真与参数估计、关联维数和多重分形谱在信号处理与故障分析的应用进行了研究。 首先,以故障信号特征提取为切入点,阐述了传统方法的不足,分析了分形应用于机械系统故障信号分析的可行性及研究方法。 然后,研究了分形信号的仿真及其方法,在matlab软件平台上仿真分形信号,进行分形维数的估计并作比较,得出了估计值与理论值比较吻合,分析了产生误差的原因,结果证明应用分形维数作为复杂非线性机械信号进行性能分析在理论上是可行的。 接着,以柴油机系统为研究对象,运用关联维数对其进行理论研究和实验分析。研究了关联维数的计算方法,分析了关联维数作为特征信号的提取值的可行性,并用实际实验数据进行数据分析,结果显示不同工作状态下的机械振动信号的关联维数是不同的,具有明显的可分性。关联维数对设备故障比较敏感,能够反映系统的动态特性。因此,关联维数作为故障信号分析的敏感因子是可行的,这种方法简单、直观、易行,克服传统方法分析上故障特征的提取、分析的困难。 最后,对多重分形谱三个特征参数:极大值f_(max)、宽度W和不对称程度B作为信号分析的依据在机械故障分析的应用进行了理论研究和数据分析。分析结果显示多重分形谱具有一定的局部分析能力,结合关联维数和多重分形谱,从整体与局部的角度同时考虑提取故障诊断特征量,可提高故障分析的准确性与可靠性。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TH165.3

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 张庆敏;岳云娟;;基于小波模极大值求取多重分形谱多重分形克里格算法探究[J];鲁东大学学报(自然科学版);2013年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 孔彤;小波分析在分形信号中的应用研究[D];重庆理工大学;2011年
2 李颖琼;基于小波分形理论的振动信号分析系统研究[D];浙江理工大学;2011年
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4 李兰兰;基于多导联EEG的精神分裂患者alpha波段连接性算法的研究[D];兰州大学;2013年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前4条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 张新伟;赵学观;焦维鹏;邵志刚;高连兴;;玉米种子内部机械裂纹扩展模拟及动力学分析[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王红;基础地理信息地形数据库信息量度量方法研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 伍修锟;呼吸性煤尘物理化学特性的研究及应用[D];山东科技大学;2010年
2 罗寅;舰船冲击环境分形特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张建华,王占林;基于模糊神经网络的故障诊断方法的研究[J];北京航空航天大学学报;1997年04期
2 陈冬华;;小波变换重构信号特征的方法改进[J];重庆工学院学报(自然科学版);2008年12期
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5 苏理云;孔彤;唐华;李姣军;陈兵;;淹没在分形噪声中的心电信号R波检测[J];重庆理工大学学报(自然科学版);2010年04期
6 杨金才;钱凌锋;庞剑;张亮;丁艳平;杨金榜;;气门噪声的小波分析方法[J];重庆理工大学学报(自然科学版);2010年12期
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
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5 宋坤;基于多重分形谱的高频股价时间序列的波动研究[D];重庆大学;2005年
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【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 马爱平;基于小波理论的输电线路故障检测和定位的研究[D];兰州交通大学;2011年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何卫锋,程礼,李小刚,罗俊;非线性消噪的LP方法在振动信号分析中的应用[J];振动工程学报;2004年04期
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10 张新广;李志农;王心怡;;经验模态分解和关联维数在机械故障诊断中的应用研究[J];机床与液压;2008年04期
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10 孟艳丽;刘秉正;刘玉萍;;肌电信号的非线性动力学分析[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 单华宁;混沌在血流动力学应用中的若干问题研究[D];南京理工大学;2005年
2 牛敏;一类自相似测度的奇异性与可乘序列的结构及关联维数[D];武汉大学;2005年
3 杜必强;振动故障远程诊断中的分形压缩及分形诊断技术研究[D];华北电力大学(河北);2009年
4 吴东宇;脑电非线性动力学分析在认知功能研究中的应用[D];重庆医科大学;2002年
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6 余红英;机械系统故障信号特征提取技术研究[D];中北大学;2005年
7 陆扬;水中目标辐射噪声非线性特征提取研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
8 张燕平;汽轮机轴系振动故障诊断中的信息融合方法研究[D];华中科技大学;2006年
9 李树春;周期荷载作用下岩石变形与损伤规律及其非线性特征[D];重庆大学;2008年
10 程军圣;基于Hilbert-Huang变换的旋转机械故障诊断方法研究[D];湖南大学;2005年
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1 华莹;基于相空间重构的光电式火焰检测器[D];沈阳工业大学;2007年
2 郭萍;外光反馈半导体激光器产生激光混沌信号的关联维数分析[D];太原理工大学;2007年
3 刘文博;混沌时间序列分析与计算方法及应用研究[D];大连理工大学;2008年
4 朱波华;基于分形理论的信号处理与分析的研究[D];武汉理工大学;2008年
5 唐晓军;循环载荷作用下岩石损伤演化规律研究[D];重庆大学;2008年
6 康静秋;分形理论在旋转机械故障诊断中的应用研究[D];华北电力大学(北京);2006年
7 王庆华;基于分形理论的液压系统故障诊断技术研究[D];大连海事大学;2004年
8 孙建鹏;基于维度复杂性模型的脑电图分析的研究[D];大连交通大学;2012年
9 杨向锋;混沌在水中目标识别中的应用[D];西北工业大学;2005年
10 闫晓成;GMAW焊接过程关联维数和Lyapunov指数估计分析[D];中北大学;2012年
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