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基于小波分形理论的振动信号分析系统研究

作　者: 李颖琼
导　师: 潘海鹏
学　校: 浙江理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 振动信号小波变换 Lipschitz指数分形盒维数
分类号: TN911.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着现代工业及科学技术的迅速发展,各种设备日趋大型化、集成化、高速化、自动化和智能化,设备的运行状态在其工作中起着至关重要的作用。振动信号是设备状态的信息载体,振动特征是设备运行状态好坏的重要标志,本文基于小波和分形的基本理论,对振动信号的识别、分析、处理的理论和技术方法开展了研究,提出了小波分形盒维数振动特征提取方法,研究结论对设备振动检测和故障诊断具有现实意义。信号分析是从信号中获取有用信息的过程,振动信号的复杂性和特征提取的多学科交叉融合性使得信号特征提取方法多种多样,一直是人们广为关注的重要研究方向。本文通过对国内外研究现状的分析,重点开展了如下研究工作:(1)介绍了小波和分形的基本理论。将小波分析方法与传统傅里叶方法进行比较,由于小波优越的时频特性,从而说明小波分析方法更适用于振动信号的分析。振动信号是非平稳信号,具有分形特性,分形理论作为描述非线性系统不稳定性和复杂性的有效工具能有效的分析振动信号。(2)如何选择合适的小波基函数是小波分析的一个难题,因此小波变换的使用存在很大的随意性和不确定性。采用不同的小波基对奇异信号分析的效果不同。振动信号的奇异值反映了振动信号的奇异性,计算振动信号奇异值,根据奇异值选择合适的小波基,有效地提取了振动特征。(3)结合了分形和小波的分析方法,提出了小波分解振动信号高频系数盒维数计算方法。对变压器振动信号进行小波分解,根据信号分解后的高频系数盒维数的变化规律,提取变压器状态特征信息,评估变压器运行状态,诊断故障更加有效。(4)完成了振动信号分析系统设计,包括数据采集模块、串口通信模块和上位机模块。采用了CPLD控制ADC芯片,由硬件控制A/D转换和数据存储,转换速度不受CPU时间的限制,实现了高速的数据采集和大容量的数据存储的功能。运用MATLAB的图形用户界面(GUI)功能,设计了友好的、可视的人机交互界面,通过函数调用,实现了对采集的振动信号进行分析和处理。

基于小波分形理论的振动信号分析系统研究

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