基于小波脊線的多分量信號瞬時參數(shù)估計及應(yīng)用-論文.pdf

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1、第50卷第10期機(jī)械工程學(xué)報V_01．50N0．1O2014年5月JOU『RNALOFMECHANICALENGINEERINGMay2O14DoI：1O．3901／JME．2014．10．001基于小波脊線的多分量信號瞬時參數(shù)估計及應(yīng)用水張焱湯寶平鄧?yán)?重慶大學(xué)機(jī)械傳動國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室重慶400030)摘要：通過分析小波脊線與信號瞬時幅值和瞬時頻率的關(guān)系，提出一種基于能量重心脊點(diǎn)定位策略的脊線跟蹤提取算法實(shí)現(xiàn)多分量信號瞬時參數(shù)估計。針對小波脊線提取中定中心頻率參數(shù)優(yōu)化方法優(yōu)化復(fù)Morlet小波參數(shù)存在的局限性問題，提出中心頻率自適應(yīng)參數(shù)優(yōu)化方法優(yōu)化

2、復(fù)Morlet小波參數(shù)并計算歸一化小波尺度譜，根據(jù)能量重心脊點(diǎn)定位策略定位小波脊點(diǎn)，配合局部方向估計算法實(shí)現(xiàn)小波脊線迭代跟蹤提取，進(jìn)而估計信號瞬時參數(shù)。仿真分析表明該算法具有良好的抗噪特性，齒輪箱和滾動軸承的故障診斷工程實(shí)例結(jié)果表明該方法可有效提取旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障振動信號的特征。關(guān)鍵詞：參數(shù)優(yōu)化；脊點(diǎn)定位；脊線跟蹤；瞬時參數(shù)中圖分類號：THl15Instantane0usParameterEstimationofMulti—componentSignalsUsingWaveletRidgesandItsApplicationZHANGYanTANGBa

3、opingDENGLei(TheStateKeyLaboratoryofMechanicalTransmission，ChongqingUniversity,Chongqing400030)Abstract．Afteranalyzingtherelationshipbetweenthewareletridgeandtheinstantaneousamplitudeandfrequencyofthesignal，anewridgetrackingalgorithmwhichbasedonenergycentrobaricridgepointdefec

4、tionmethodisproposedtoestimatetheinstantaneousparametersofmulti—componentsigna1．AnewparameteroptimizationmethodwhichchangesthecentrefrequencyofcomplexMorletwaveletadaptivelyisbroughtforwardtoovercomethelimitationsthatexistintheparameteroptimizationmethodwithfixedcenterfrequenc

5、y,thenthefactorsofcomplexMorletwaveletareoptimizedthroughthenewparameteroptimizationmethodandnormalizedwaveletscalogramisobtained．Cembiningwithlocaldirectioncomputationalgorithm，energycentrobaricridgepointdetectionmethodisemployedtotrackridgesandcomputeinstantaneousparameterso

6、fsigna1．Simulationresultsshowthatthealgorithmisinsensibletonoise，theresultoffaultdiagnosisingearboxandrollingbearingshowthatthefeaturesoffaultvibrationsignalsofrotatingmachinerycanbeextractedefectivelybyusingtheproposedmethod．Keywords：parameteroptimization；ridgepointdetection；

7、ridgetracking；instantaneousparameter量信號不能完全分離J；③小波脊線，該方法通過0前言小波變換獲得時間尺度譜，再利用時間尺度譜上提取得到的小波脊線估計信號分量瞬時幅值和瞬時頻當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械元件出現(xiàn)局部故障時，故障振動信率’。J。相比于前兩種方法，基于小波脊線的瞬時號常表現(xiàn)為多分量的調(diào)幅調(diào)頻信號，該類信號具有參數(shù)估計具有更高的估計精度，而且具有更好的抗的時變特征與系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)及其狀態(tài)緊密相關(guān)，準(zhǔn)噪性能。確獲取信號分量瞬時特征具有重要意義J。瞬時幅為精確獲取信號瞬時參數(shù)，需要從構(gòu)建合適的值、瞬時頻率常用于描述信號瞬時特征

8、J，常用的分析小波及小波脊線提取兩方面入手。為了獲得時信號瞬時幅值和瞬時頻率估計方法有以下幾種：①頻聚集性良好的時間尺度譜