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基于系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的小波頻帶分析與檢測(cè)傳感器突變信號(hào)的方法

時(shí)間:2019-11-27 09:11:26來源:電子發(fā)燒友 作者:admin 點(diǎn)擊:
在測(cè)控系統(tǒng)中,傳感器的輸出信號(hào)受多種因素的影響,常發(fā)生突變。這些突變點(diǎn)數(shù)值包含有重要的故障信息,準(zhǔn)確捕捉并區(qū)分導(dǎo)致這些突變點(diǎn)產(chǎn)生的原因,是傳感器故障診斷的關(guān)鍵.

④選擇合適的小波函數(shù)進(jìn)行多分辨率分解,將分解所得的小波系數(shù),按照式(1)計(jì)算相應(yīng)空間(頻帶)內(nèi)信號(hào)的能量,形成表征空間中信號(hào)能量的二維向量e=[e1,e2],其中e1表示低頻信號(hào)的能量,e2表示高頻信號(hào)的能量;

⑤把表征空間能量的二維向量e=[e1,e2]歸一化處理,即

基于系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的小波頻帶分析與檢測(cè)傳感器突變信號(hào)的方法

進(jìn)行特征分析.e01代表低頻信號(hào)的能量與總能量之比,e02代表高頻信號(hào)的能量與總能量之比。

3、仿真分析

對(duì)圖1所示的典型系統(tǒng)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),在正常工作狀態(tài)時(shí),Gc(s),Gv(s),Go(s)的取值同前,

基于系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的小波頻帶分析與檢測(cè)傳感器突變信號(hào)的方法

在系統(tǒng)穩(wěn)定的不同時(shí)刻,分別使R(s),D1(s)發(fā)生單位階躍變化;D2(s)由0變?yōu)榉禐?的脈沖信號(hào)或0.2sin100πt的周期信號(hào);對(duì)象和傳感器的特性傳函在正常值與故障值之間切換,以模擬引起輸出信號(hào)突變的5種原因、6種形式,并采集各突變過程的數(shù)據(jù).不論那種原因引起的信號(hào)突變,其高頻信號(hào)分量瞬間產(chǎn)生,很快消失。所以在采集到的信號(hào)的總能量中,高頻分量占的比率較小,為了提高檢測(cè)的靈敏度,對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了去“直流”處理,即把采樣數(shù)據(jù)與信號(hào)突變前10點(diǎn)的平均值相減.另外在采樣數(shù)據(jù)中加入了方差為0.003的零均值白噪聲.系統(tǒng)的采樣頻率f=200Hz,分析頻率fo=100 Hz,選用了db4小波對(duì)信號(hào)進(jìn)行了3層分解,這樣低頻空間的信號(hào)頻率范圍是0~12.5 Hz,高頻空間的信號(hào)頻率范圍是12.5~100 Hz,并對(duì)分析所得的高頻系數(shù)進(jìn)行了硬閾值去噪處理,然后按照式(1)進(jìn)行了能量比統(tǒng)計(jì),結(jié)果見表2.

表2中,外部電磁場(chǎng)干擾引起的突變信號(hào)的低頻分量的比例較小,其原因是去“直流”的結(jié)果;被控對(duì)象故障引起的突變信號(hào)的高頻分量的比很小,其原因是由于本仿真中采用的傳感器的輸入頻帶也只有十幾Hz.表2的仿真結(jié)果與表l的理論分析結(jié)果的一致性,說明了本方法的有效性。

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