收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

机械系统振动源的盲分离方法研究

叶红仙  
【摘要】: 机械振动源信号的分离与分析对于机械系统的状态监测与故障诊断具有重要理论意义和实用价值。本论文结合国家自然科学基金项目(编号50675194,50505016),开展了机械振动源的盲源分离方法(Blind Source Separation,BSS)研究。论文在分析机械系统振动源及其混合机理的基础上,研究了机械振动源数的估计、基于二阶统计量和基于高阶统计量的机械振动源盲分离方法,并进行了仿真和试验验证。论文的主要研究工作和章节安排如下: 第1章概述了机械系统振动分析与诊断方法,分析了振动信号源分析技术及其不足,论述了引入盲源分离技术进行机械源信号分离的重要性。综述了盲源分离技术及其在机械故障诊断领域的研究现状,给出了一种基于盲源分离的多机械故障诊断架构。最后给出了本文的选题背景、研究内容、总体结构及创新点。 第2章从盲源分离的角度分析了机械系统中“源”的概念,给出了机械振动BSS中源信号的定义。以齿轮箱为例,研究了机械系统中振动源产生的机理和振动源信号的混合机理,分析了机械系统内本底振源的来源、振动模型及其相关特征。研究了齿轮箱的振动模型和振动测量模型。该模型可用于构建仿真源,以对比不同源分离算法的性能;也可作为机械故障源先验知识,为获得准确的源分离结果提供帮助。 第3章阐述和分析了基于特征值的源数估计方法的原理和实现方法。分析了源数和观测数不等的源数估计方法以及机械振动源检测中的源数估计问题。提出了在源数大于观测数的条件下,针对瞬时混合模型的基于FFT的源数估计方法,分析了该方法在卷积混合模型下的适用性。针对多频信号卷积混合模型提出了基于EMD-SVD-DE和基于EMD-SVD-BIC的源数估计方法,它们可应用于分析源数大于观测数的问题。这两种方法通过EMD方法对振动观测信号进行分解,获得源信号的内在特征振动形式,把1个传感器观测信号拓展为多个源信号内在特征的组合;然后通过奇异值分解获得反映源数信息的特征值分布;再采用占优特征值(DE)法和BIC信息准则,判断源信号的数目。 第4章在分析现有的二阶统计量的盲源分离方法基础上,提出了一种改进的基于二阶统计量的盲源分离算法。采用一组由不同时滞的协方差矩阵的平均时滞相关矩阵代替联合矩阵,获取混合矩阵的平均特征结构,从而将联合矩阵的联合对角化转化为平均矩阵的对角化问题,大大简化了算法,而对算法的稳健性和精确度影响不大。同时在对角化实施过程中,利用单位时滞协方差矩阵进行白化矩阵的计算,降低了噪声对分离结果的影响。 第5章阐述了高阶统计量方法,重点研究了利用非线性函数引入高阶统计量的时域BSS方法。给出了机械振动源卷积混合系统的时域模型,分析了时域BSS方法过程和分离原理,提出了多振源卷积混合盲源分离算法。算法的分离过程分为两个自适应过程:一个过程是滤波器系数的估计。在这个过程中对滤波器系数进行了合理简化,以独立性为评判准则,采用反向学习的方式进行滤波器系数的学习。另一个过程是源信号的估计。通过基于独立性原则得到的滤波器消除其它源信号对混合信号的影响,可得到互相耦合的同时间点的信号,通过联立等式消除信号之间的耦合,获得信号点的估计。该方法解决了多于两源卷积混合的分离问题。 第6章给出了多机系统振动源盲源分离系统解决方案,设计和构建了基于盲源分离的多机试验系统,开发了数据采集程序,并对采集的信号进行了分析和处理。进行源数估计方法有效性、快速二阶盲分离算法以及基于高阶统计量的多振源卷积混合盲源分离算法分离性能的有效性验证。提出了卷积混合情况下的实时信号的分离性能指标,采用不同时延的相关系数评定BSS算法的分离效果。 第7章给出本文工作的主要结论,并对未来的研究工作进行展望。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 周道;蒋海侠;;盲多用户检测技术及其发展[J];科技信息(学术研究);2007年25期
2 吴景田;何培宇;潘帆;;基于二阶和高阶统计量的语音信号盲分离算法研究[J];四川大学学报(自然科学版);2007年05期
3 周道;;多用户检测技术及其发展[J];西藏科技;2007年12期
4 张新卫;闫佩君;;基于高阶统计量的系统的盲辨识[J];现代电子技术;2006年23期
5 林凤涛;陈明奎;;二阶统计量的盲源分离研究[J];噪声与振动控制;2008年02期
6 王卫华;黄凤岗;;基于二阶统计量的非平稳源盲提取算法[J];计算机应用研究;2008年04期
7 刘冰雍;王平波;蔡志明;;基于累积量的非高斯信号AR模型估计[J];声学与电子工程;2007年02期
8 孙政;胡修林;涂平洲;;高阶统计量方法及应用研究[J];计算机与数子工程;2003年06期
9 刘勍;苏哲;谢强;张延良;;高阶统计量在图像处理中的应用与展望[J];天水师范学院学报;2010年02期
10 桂国华;蔡青;贾鹏;;一种简化的语音信号盲分离算法[J];通信与广播电视;2004年02期
11 周建芳;罗晓曙;胡叶容;;基于切片谱的脑电特征分析[J];现代电子技术;2008年18期
12 陶然,张卫强,马永锋;一种基于四阶统计量的递推LMS算法[J];北京理工大学学报;2004年05期
13 蒋飚;陈伏虎;凌国民;;虚拟阵列的四阶MUSIC算法研究[J];哈尔滨工程大学学报;2007年10期
14 王璐;沈希忠;;基于差分进化算法实现非高斯噪声下盲信号分离[J];华东理工大学学报(自然科学版);2009年06期
15 何希盈;程锦房;陈觉之;游修东;;基于四阶累量切片的MUSIC法研究及仿真试验[J];舰船科学技术;2011年01期
16 丛丰裕;雷菊阳;许海翔;周士弘;杜栓平;史习智;;在线增强型复值混合信号盲分离算法研究[J];西安交通大学学报;2006年09期
17 范宜强,汪飞星,王会玲;一种基于高阶统计量的图像混和加权滤波方法[J];计算机工程与应用;2004年18期
18 张桂才,史铁林,轩建平,杨叔子;高阶统计量与RBF网络结合用于齿轮故障分类[J];中国机械工程;1999年11期
19 李会方,俞卞章,梁志恒;基于HOS的雷达目标分类新算法[J];西北工业大学学报;2001年02期
20 陈澍,任大孟,李呈杰;强噪声背景下的信号检测方法研究[J];信息技术;2003年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘冰雍;王平波;蔡志明;;高阶累积量在AR模型系数估计中的应用[A];中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集[C];2006年
2 石殿祥;陈树凯;郑天才;任义庆;;用高阶统计量估算非最小相位地震子波[A];1998年中国地球物理学会第十四届学术年会论文集[C];1998年
3 马宏达;胡天跃;;基于高价统计量的多约束地震子波估计[A];中国地球物理·2009[C];2009年
4 刘希强;李红;王梅;;双谱估计在前兆数字化资料分析中的应用研究[A];中国地球物理第二十一届年会论文集[C];2005年
5 白琳;陈豪;;高阶谱性质分析以及在现代信号处理中的应用研究[A];2008年中国高校通信类院系学术研讨会论文集(上册)[C];2009年
6 贺升平;吴瑞娜;;基于盲源分离方法的地下振动信号分析[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
7 毛恩荣;林建;周一鸣;;机械系统人-机界面评价指标的研究[A];第四届全国人—机—环境系统工程学术会议论文集[C];1999年
8 张大洲;董建华;顾汉明;;双谱时频分析方法在岩溶探测中的应用[A];中国地球物理学会第二十四届年会论文集[C];2008年
9 周云龙;徐驰;周红娟;;高阶统计量在气液两相流压力与压差信号对比分析中的应用[A];第三届全国虚拟仪器大会论文集[C];2008年
10 金未平;刘征宇;张利;;基于多传感器数据融合的机械振动研究[A];全国第20届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2009)暨全国第1届安全关键技术与应用学术会议论文集(下册)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 叶红仙;机械系统振动源的盲分离方法研究[D];浙江大学;2008年
2 刘建强;非平稳环境中的盲源分离算法研究[D];西安电子科技大学;2009年
3 刘贤喜;机械系统虚拟样机仿真软件的实用化研究[D];中国农业大学;2001年
4 周懿;过程型机械系统计算机辅助方案设计技术研究[D];浙江大学;2011年
5 宋正河;机械系统人机界面优化设计方法的研究[D];中国农业大学;2000年
6 袁泉;非树型机械系统运动仿真模型和算法的研究[D];中国农业大学;2000年
7 陈彬;玻色—爱因斯坦凝聚体腔光机械系统中的光传播特性研究[D];上海交通大学;2012年
8 赖旭芝;一类非完整欠驱动机械系统的智能控制[D];中南大学;2001年
9 丁浩;新型信息处理技术在气液两相流流型辨识中的应用研究[D];浙江大学;2005年
10 陈贵敏;振动环境下光束指向稳定及其光机电一体化关键技术[D];西安电子科技大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 何婷婷;电力变压器有载分接开关振动信号的盲源分离方法研究[D];浙江大学;2010年
2 莫平杰;基于HHT方法的机械系统模态参数识别[D];浙江大学;2011年
3 王卫华;时间相关源信号的盲分离问题研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
4 李磊;机械振动协同骨髓干细胞动员对大鼠闭合性骨折愈合血管生成的影响及其可能机制[D];陕西师范大学;2012年
5 田金刚;梁、板的直接边界元法机械系统解析及应用[D];西安理工大学;2005年
6 段锦升;机械系统微弱故障信号检测及特征提取方法研究[D];太原理工大学;2007年
7 王垒;基于独立分量分析盲源分离方法的研究[D];兰州理工大学;2010年
8 陈华俊;微纳光机械系统的量子动力学研究[D];吉首大学;2012年
9 潘秀红;机械振动对流体对流效应的影响研究[D];青岛大学;2002年
10 何炜;腔光机械系统的奇异量子光学效应研究[D];上海交通大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 魏天飞;英国高速贴标机进驻中国[N];中国包装报;2007年
2 周琪华 袁志明;市机械系统 立足“五结合”实现“五推进”[N];衡阳日报;2009年
3 本报记者 李柏芳 实习生 肖翠 旷小华;市机械系统自加压力[N];衡阳日报;2009年
4 特约通讯员 吴海明;安徽机械系统召开技术创新成果演示会[N];中国职工科技报;2006年
5 刘霞;新技术首次将光场转化为机械振动[N];科技日报;2010年
6 盛国昌;合肥机械系统产值突破50亿[N];厂长经理日报;2002年
7 丁耐生;“十五”起步开门红[N];中国机电日报;2002年
8 意大利SMI集团中国代表处 陈晓非;数字时代如何控制我们的机械系统[N];消费日报;2002年
9 朱小红;立信向港大捐款成立 立信先进机械系统研究中心[N];中国纺织报;2008年
10 郝丽;根治机械振动失稳顽疾[N];科技日报;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978