機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的非線性重構(gòu)算法研究.pdf

1、在線監(jiān)測與采集機(jī)械振動(dòng)信號(hào)是故障診斷技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。壓縮采集機(jī)械振動(dòng)信號(hào)能夠突破奎斯特采樣定理的制約，把對(duì)信號(hào)的采樣變成對(duì)信息的采樣，有效地解決傳統(tǒng)采樣方式產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)的問題且不造成信息的損失。本文將壓縮感知理論應(yīng)用到機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的采集中，重點(diǎn)研究了適應(yīng)于機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的重構(gòu)算法。論文的主要研究成果如下：
　?。?）振動(dòng)信號(hào)重構(gòu)算法是壓縮采集振動(dòng)信號(hào)技術(shù)中非常關(guān)鍵的一部分，直接影響著振動(dòng)信號(hào)的重構(gòu)精度。針對(duì)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的重構(gòu)問

2、題,基于傳統(tǒng)的經(jīng)典重構(gòu)算法對(duì)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的適應(yīng)性進(jìn)行了研究。首先研究了一些重構(gòu)算法,主要有正交匹配追蹤（OMP）算法，階段正交匹配追蹤（StOMP）算法，子空間追蹤（SP）算法，基追蹤（BP），梯度投影法（GP）的基本原理，在此基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行了重構(gòu)實(shí)驗(yàn)，對(duì)重構(gòu)結(jié)果主要從重建精度和重建時(shí)間兩個(gè)方面進(jìn)行系統(tǒng)研究。經(jīng)過仿真試驗(yàn)，得出各種重構(gòu)算法的運(yùn)行時(shí)間和重構(gòu)精度相對(duì)測量值數(shù)目變化的關(guān)系，剖析了典型重構(gòu)算法重建機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的性能優(yōu)劣

3、。
　?。?）在上述研究的基礎(chǔ)上，得出在無噪聲環(huán)境下StOMP算法由于其較低的計(jì)算復(fù)雜度和較高的重構(gòu)精度，非常適合實(shí)際振動(dòng)信號(hào)的恢復(fù)，其中閾值參數(shù)ts的取值對(duì)算法性能影響很大。然而當(dāng)前針對(duì)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的StOMP算法閾值參數(shù)ts的最優(yōu)值還不明確。通過理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)，確定了針對(duì)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的閾值參數(shù)ts的最優(yōu)值。仿真實(shí)驗(yàn)表明，算法在該最優(yōu)值下能達(dá)到最高的重構(gòu)精度。
　?。?）針對(duì)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)在噪聲環(huán)境下的重構(gòu)問題，深入研究

4、了多路徑匹配追蹤算法（Multipah matching pursuit，MMP）。MMP在噪聲和非噪聲環(huán)境下的重構(gòu)精度都要優(yōu)于以前的一些貪婪算法，但其缺點(diǎn)是計(jì)算量大，運(yùn)行速度慢，且需要精確獲知信號(hào)稀疏度，因此在實(shí)際應(yīng)用中受到制約。針對(duì)MMP的以上缺點(diǎn)，提出了一種自適應(yīng)階段多路徑匹配追蹤算法（Signal Adaptive Stagewise Multipath matching pursuit,SAStMMP）。SAStMMP利用St