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基于多小波展开的Volterra级数非线性系统建模方法

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西北工业大学学报 2017年第3期35卷 428-434页

作者：陈森林高正红西北工业大学航空学院陕西西安710072

Volterra级数作为一种非线性系统模型,因其具有坚实的理论基础、简洁的表示形式和明确的物理意义,在许多领域引起了广泛的研究兴趣。Volterra级数实际应用的难点在于Volterra核的辨识,随着核阶次的增加待辨识参数的数量呈指数增长。为... 详细信息

Volterra级数作为一种非线性系统模型,因其具有坚实的理论基础、简洁的表示形式和明确的物理意义,在许多领域引起了广泛的研究兴趣。Volterra级数实际应用的难点在于Volterra核的辨识,随着核阶次的增加待辨识参数的数量呈指数增长。为了减少待辨识参数,文章以分段二次多小波为基函数将Volterra一阶核和二阶核展开,将问题转化为少数展开系数的估计问题。通过典型的非线性振荡器进行验证,结果表明Volterra核的辨识结果非常接近于理论值,同时由Volterra级数能准确计算系统在不同输入下的响应。此外,针对常用的输入信号无法反映非线性系统中不同频率相互作用产生的非线性影响,文中设计了一种适合于二阶核辨识的输入,称为二维扫频,与常用扫频信号相比,试验结果表明这种输入明显能更好地激励系统的非线性特性。

关键词： Volterra级数非线性系统建模非线性系统辨识多小波输入设计

多小波自适应分块阈值降噪及其在轧机齿轮故障诊断中的应用

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振动工程学报 2013年第1期26卷 127-134页

作者：孙海亮訾艳阳何正嘉西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室陕西西安710049

为有效提取关键设备淹没在强背景噪声中的微弱故障特征,提出了一种多小波自适应分块阈值降噪方法,并将其成功应用于轧机齿轮箱故障诊断中。小波降噪的效果主要取决于小波函数和阈值的合理选择。多小波具有多个尺度函数和小波函数,可以... 详细信息

为有效提取关键设备淹没在强背景噪声中的微弱故障特征,提出了一种多小波自适应分块阈值降噪方法,并将其成功应用于轧机齿轮箱故障诊断中。小波降噪的效果主要取决于小波函数和阈值的合理选择。多小波具有多个尺度函数和小波函数,可以同时满足紧支性、对称性、正交性以及高阶消失矩等优良性质,使其在早期故障和微弱故障诊断中颇具优势。针对多小波变换系数之间的相关性,在估计真实特征值时以Stein无偏风险估计最小作为约束条件,自适应地选取最优的邻域分块长度和阈值,能够在准确提取故障特征的同时有效消除噪声干扰。仿真信号验证了方法的有效性,轧机齿轮箱的诊断结果表明,该方法可以有效提取出齿轮箱高速小齿轮存在由于高温熔焊导致的两处局部胶合破坏故障。

关键词：故障诊断齿轮多小波无偏风险估计信号降噪

基于多小波的Volterra级数非定常气动力建模方法

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航空学报 2018年第1期39卷 73-83页

作者：陈森林高正红饶丹西北工业大学航空学院西安710072

非定常气动力建模除了要准确描述气动力的非定常特性,还要反映其非线性特性。Volterra级数因为对系统非线性具有很强的描述能力正日益受到重视。一阶Volterra核只能表达线性特性,要建立反映非线性特性的非定常气动力模型,需要引入二阶... 详细信息

非定常气动力建模除了要准确描述气动力的非定常特性,还要反映其非线性特性。Volterra级数因为对系统非线性具有很强的描述能力正日益受到重视。一阶Volterra核只能表达线性特性,要建立反映非线性特性的非定常气动力模型,需要引入二阶核甚至更高阶核的影响。高阶Volterra核辨识的主要困难在于待辨识参数的数量随着核阶次的增加而呈指数增加导致计算难度急剧加大,即出现所谓维数灾难问题。以一种分段二次多小波为基函数将Volterra核展开,求解一个高维病态方程组来计算展开系数,利用小波的多分辨分析在时间和频率两个维度的分解特性将方程降维,最终将问题转化为求解一个低维方程组得到稳定解。通过NACA0012翼型在马赫数0.8下作沉浮运动时,升力系数、阻力系数和俯仰力矩系数的二阶核和三阶核的辨识构建非定常气动力模型,然后由此计算不同减缩频率下的气动力并与CFD结果进行比较,验证了Volterra级数对非线性非定常气动力的描述能力和多小波处理方法的有效性。

关键词：气动力建模非线性气动力 Volterra级数多小波病态方程系统辨识

自适应多小波混合构造方法及在故障诊断中应用

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振动与冲击 2016年第23期35卷 6-13页

作者：袁静魏颖訾艳阳王志诚倪修华上海无线电设备研究所上海200090 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049

小波理论中基函数的逼近阶和消失矩特性都是信号处理中非常重要的性质。传统自适应多小波构造方法仅能对逼近阶或消失矩单一特性进行改造,并且所生成的多个基函数时频特征和波形差异较小,难以有效实现复杂动态故障的自适应提取与识别。... 详细信息

小波理论中基函数的逼近阶和消失矩特性都是信号处理中非常重要的性质。传统自适应多小波构造方法仅能对逼近阶或消失矩单一特性进行改造,并且所生成的多个基函数时频特征和波形差异较小,难以有效实现复杂动态故障的自适应提取与识别。为此,提出基于两尺度相似变换和提升方法相结合的自适应多小波混合构造框架,对原有多尺度函数和多小波函数进行线性与非线性组合,扩大多小波改造空间,获得具有高阶逼近阶的多尺度函数和消失矩涵盖多阶次的多小波函数,增强多小波正则性、光滑性、信号逼近能力和局部定位能力,并提高信号分析精度,为复杂动态信号中微弱和复合故障特征提取与识别提供优良性质的自适应基函数及诊断方法;为按需优选自适应基函数,提出改进局部故障域谱熵最小化原则的自适应基函数优选方法,实现轴系、齿轮和轴承故障的分门别类优选,简化故障分类模式。工程实例表明该方法可以有效识别复杂背景噪声干扰下的轴承内圈微弱损伤,并成功诊断出空气分离压缩机组齿轮箱止推夹板碰撞与摩擦的多特征复合故障。

关键词：多小波两尺度相似变换提升变换特征提取故障诊断

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多小波密度函数估计方法

北京化工大学学报（自然科学版） 2015年第3期42卷 125-128页

作者：黄守勇朱炳科李旭光崔丽鸿北京化工大学理学院北京100029

密度估计在解决一些统计问题中有着重要的作用,基于小波基的正交性和良好的自适应性,密度函数估计的小波方法比传统非参数密度估计方法有着一定的优越性。本文基于密度函数估计的单小波方法推广到多小波密度估计中,并对多小波密度函数... 详细信息

密度估计在解决一些统计问题中有着重要的作用,基于小波基的正交性和良好的自适应性,密度函数估计的小波方法比传统非参数密度估计方法有着一定的优越性。本文基于密度函数估计的单小波方法推广到多小波密度估计中,并对多小波密度函数线性估计进行稳健性分析,得到其收敛阶。最后用此方法对实验数据进行处理,通过实例分析说明多小波密度函数估计方法的有效性。

关键词：多小波密度估计收敛阶

多小波自适应构造方法及滚动轴承复合故障诊断研究

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振动工程学报 2010年第4期23卷 438-444页

作者：王晓冬何正嘉訾艳阳西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室陕西西安710049 中国石油测井有限公司技术中心陕西西安710021

机械设备的复合故障由于其故障的多样性、强弱的不平衡、故障间的相互影响等特性,给全面准确地诊断造成困难。多小波具有多个时频特征有所差异的基函数,可以匹配多个故障特征,对于复合故障的诊断具有先天优势。提出了多小波的自适应对... 详细信息

机械设备的复合故障由于其故障的多样性、强弱的不平衡、故障间的相互影响等特性,给全面准确地诊断造成困难。多小波具有多个时频特征有所差异的基函数,可以匹配多个故障特征,对于复合故障的诊断具有先天优势。提出了多小波的自适应对称提升方法,以峭度为优化目标对多小波进行自适应构造,对信号进行冗余分解,获得特征频率的相对能量分布,依据相对能量比选择敏感频带,实现对复合故障的一次性识别与诊断。以电力机车滚动轴承外圈与内圈、外圈与滚动体的复合故障诊断为例,验证了该方法的有效性。

关键词：多小波对称提升自适应构造滚动轴承复合故障诊断

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多小波在5G通信波形设计中的应用研究

多小波在5G通信波形设计中的应用研究

作者：刘瑶电子科技大学

学位级别：硕士

非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)是5G通信研究的关键技术之一。但是由于NOMA技术主动引入了干扰,导致系统的误比特率性能下降,且受功率分配比的影响较大。为了进一步提升NOMA技术的可靠性和可行性,急需一种全新的... 详细信息

非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)是5G通信研究的关键技术之一。但是由于NOMA技术主动引入了干扰,导致系统的误比特率性能下降,且受功率分配比的影响较大。为了进一步提升NOMA技术的可靠性和可行性,急需一种全新的波形设计方法。多小波具有同时满足对称性、时频正交性和紧支撑性等特点,基于多小波的波形设计将为NOMA通信系统的波形设计方案提供新的途径。本论文基于多小波理论和实现方法,结合NOMA技术的特点,研究多小波与NOMA技术结合的系统性能,目的是为以NOMA通信技术为核心的下一代移动通信系统的波形设计提供技术支撑。本文完成的主要工作如下:1.从多载波调制角度,对多小波变换理论应用于NOMA通信系统的波形设计中的具体方法进行研究。通过研究多小波理论和多载波调制原理,用预处理加多小波变换替换传统OFDM调制中的傅里叶变换,对NOMA系统信号进行多载波调制。2.从脉冲成型的角度,基于多小波的相关性能,充分结合NOMA技术的原理特征,研究出一种适用于NOMA系统的脉冲成型波形设计方法。通过研究NOMA系统传输的主要特点和用户之间信号的叠加方式,分析多小波函数的主要性质,首先基于多小波理论构造出一组滤波器,然后用这组滤波器中的不同滤波器对NOMA的不同配对用户进行脉冲成型。3.基于MATLAB仿真搭建了研究的两种波形方案下的NOMA系统架构,并分别与已存在的传统波形设计方法下的NOMA系统性能进行对比。仿真结果表明,基于多小波多载波调制的NOMA系统在小波分解层数较低的情况下可以改善系统的PAPR性能。而从脉冲成型的角度,研究出的适用于NOMA系统的波形设计方案,在系统带宽限制不是很严格的情况下,可以改善系统的BER性能,并且表现出受功率分配比的影响更小。同时本文也对影响所研究的波形设计方法性能的一些关键因素进行了仿真分析。此外,本文针对NOMA系统研究的多小波脉冲成型波形设计方法,通过调节LPF的截止频率,提供了一种调整系统传输可靠性和带宽之间折中平衡的新方式。

关键词：非正交多址接入多小波波形设计 OFDM 脉冲成型

多小波有限元法在扩散光层析图像重建中的应用研究

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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激光杂志 2016年第12期37卷 48-51页

作者：陈兴稣王雪峰王元庆伊犁师范学院电子与信息工程学院新疆伊宁835000 南京大学电子科学与工程学院南京210046

基于有限元法能够快速求解扩散光层析成像的正向过程,即扩散方程(微分方程)的数值解。传统方法一般采用多项式插值作为有限元方程的基函数,易造成其精度不高及效率低的问题,利用多小波函数作为有限元方法中的基函数,可以更快的逼近数值... 详细信息

基于有限元法能够快速求解扩散光层析成像的正向过程,即扩散方程(微分方程)的数值解。传统方法一般采用多项式插值作为有限元方程的基函数,易造成其精度不高及效率低的问题,利用多小波函数作为有限元方法中的基函数,可以更快的逼近数值解,且精度更高。实验完成了有限元方法对正向过程的求解和牛顿迭代法对逆向过程的图像重建。通过对于非均匀组织体的实验仿真,分析了基于多小波有限元方法对于正向过程求解的有效性,以及有限元的不同网格划分方式对于重建结果的速度和精度的影响。

关键词：多小波有限元方法扩散光层析成像图像重建

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多小波阈值的遗传算法消噪变异

计算机工程与应用 2016年第10期52卷 1-5,8页

作者：崔明义河南财经政法大学计算机与信息工程学院郑州450046 郑州成功财经学院信息工程系郑州451200

编码问题是遗传算法研究的难点。浮点数编码在函数和约束优化中明显优于其他编码,并能提高算法的局部搜索能力。浮点数编码在遗传环境中产生的噪音和对算法性能的影响,正在被研究者所关注。但目前尚无基于多小波阈值实现浮点数编码消噪... 详细信息

编码问题是遗传算法研究的难点。浮点数编码在函数和约束优化中明显优于其他编码,并能提高算法的局部搜索能力。浮点数编码在遗传环境中产生的噪音和对算法性能的影响,正在被研究者所关注。但目前尚无基于多小波阈值实现浮点数编码消噪变异的研究成果出现。首先研究了多小波和浮点数编码噪音的性质,提出了一种基于多小波阈值的浮点数编码消噪变异方法,并与其他算法进行比较实验。研究和实验结果表明,这种方法可明显提高算法的收敛精度和速度,改善算法的整体性能。

关键词：多小波阈值浮点数编码消噪变异遗传算法