汽車ABS輪速信號(hào)濾波及特征提取技術(shù)的研究.pdf

1、輪速信號(hào)的去噪和特征提取關(guān)系到汽車ABS控制系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性,是汽車.ABS控制系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題之一,因而也是確保汽車安全性的關(guān)鍵問(wèn)題之一.本文應(yīng)用小波變換理論、小波包分析理論、小波奇異性檢測(cè)原理和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論,針對(duì)輪速信號(hào)的去噪和特征提取問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究. (1)第一章總結(jié)了汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)的發(fā)展歷史、理論基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì),對(duì)輪速信號(hào)的各種處理方式的原理和方法作了專題綜述,對(duì)全文的主要內(nèi)

2、容作出了介紹,并指出了該課題的研究具有很強(qiáng)的理論和現(xiàn)實(shí)意義. (2)第二章分析了小波變換的特點(diǎn),指出小波變換是一種信號(hào)的時(shí)頻分析方法,具有多分辨率分析的特點(diǎn),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)由粗至精的分解.很適合探測(cè)正常信號(hào)中夾帶的瞬態(tài)反?，F(xiàn)象并展示其成分,有效區(qū)分信號(hào)中的突變部分和噪聲.針對(duì)汽車ABS輪速信號(hào)的非穩(wěn)定性和非線性性,將小波變換用于輪速信號(hào)的去噪,提出一種改進(jìn)的閾值處理方法--均方根插值閾值量化法,對(duì)小波變換系數(shù)進(jìn)行了量化處理,取得

3、了較好的濾波效果.該方法能夠更加有效地去除輪速信號(hào)中的各種干擾,為后續(xù)的ABS控制提供了良好的保證,因而具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值. (3)第三章將小波包分析用于輪速信號(hào)的去噪,通過(guò)最優(yōu)小波包基的選擇,針對(duì)不同頻段采用不同的閾值算法,用量化后的系數(shù)重構(gòu)得到去噪后的信號(hào).仿真結(jié)果表明,應(yīng)用小波包去噪方法去除汽車ABS輪速信號(hào)的噪聲影響是可行的、有效的,通過(guò)仿真結(jié)果比較,可以看出小波包方法去噪效果明顯優(yōu)于小波變換的去噪效果,小波包無(wú)論在

4、信號(hào)重構(gòu)方面還是在去噪效果方面都更勝一籌.本文指出,信號(hào)的小波包分析方法是汽車輪速信號(hào)去噪和特征提取的有效方法. (4)第四章分析指出信號(hào)突變點(diǎn)檢測(cè)及由突變點(diǎn)重建原始信號(hào)的問(wèn)題,是小波變換應(yīng)用的一個(gè)很重要的方面.按照小波奇異性檢測(cè)信號(hào)的原理,結(jié)合小波變換模圖,根據(jù)信號(hào)的小波變換的模極大值和信號(hào)的奇異性之間的關(guān)系,可由模極大值沿尺度的演化趨勢(shì)找出信號(hào)的奇異點(diǎn),判斷出信號(hào)發(fā)生奇異性的時(shí)刻或位置,將該方法應(yīng)用到汽車輪速信號(hào)的分析處理中

5、,能夠?qū)⑿盘?hào)從噪聲中有效地分離出來(lái),并準(zhǔn)確地識(shí)別"抱死一松開"的特征點(diǎn)時(shí)刻,從而得到比較理想的效果,為汽車ABS控制提供了一種有效的方法. (5)第五章將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于了汽車輪速信號(hào)處理和建模,針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)BP算法存在著訓(xùn)練時(shí)間長(zhǎng)、收斂速度慢、易陷入局部最小點(diǎn)等缺陷,本文采用了一種基于數(shù)值優(yōu)化的改進(jìn)算法一LM算法,并在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,提出了一種求取隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)的新方法--二次多項(xiàng)式逼近法.基于上述改進(jìn)和優(yōu)化算法所建立的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模

6、型,確立了噪聲信號(hào)輸入和標(biāo)準(zhǔn)濾波輸出之間的非線性映射關(guān)系.這種映射關(guān)系可以替代標(biāo)準(zhǔn)的濾波方法,它相當(dāng)于一個(gè)"黑箱式"的濾波器,對(duì)輸入的噪聲信號(hào)進(jìn)行了濾波處理,為汽車ABS輪速信號(hào)的處理提供了一種新的方法. (6)第六章在汽車ABS實(shí)驗(yàn)臺(tái)上采集了兩種典型路面(附著系數(shù)較大路面和附著系數(shù)小的路面)的輪速信號(hào),采用了均方根閾值插值法小波去噪,對(duì)比去噪前和去噪后的輪速信號(hào)時(shí)域圖形,可以證明均方根閾值插值法小波去噪理論應(yīng)用的正確性和優(yōu)越性