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基于Volterra-PARAFAC模型的滚动轴承故障诊断方法

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东南大学学报（自然科学版） 2019年第4期49卷 742-748页

作者：杨诚贾民平东南大学机械工程学院

为解决Volterra模型用于复杂机械系统非线性特征提取时存在估计参数过多的问题,提出了一种新的Volterra-PARAFAC预测模型.在非线性特征提取中,所提出的预测模型的估计参数数目大大低于传统的Volterra预测模型参数,有效地避免了维数灾难... 详细信息

为解决Volterra模型用于复杂机械系统非线性特征提取时存在估计参数过多的问题,提出了一种新的Volterra-PARAFAC预测模型.在非线性特征提取中,所提出的预测模型的估计参数数目大大低于传统的Volterra预测模型参数,有效地避免了维数灾难问题.在Volterra-PARAFAC预测模型辨识过程中,利用最小均方自适应(LMS)算法估计Volterra-PARAFAC预测模型的核参数向量,从而精确描述非线性系统.利用该方法对滚动轴承多种故障状态下的振动信号进行分析,得到的特征向量具有非常好的分类性能.试验结果表明,该方法能有效提取复杂机械系统的非线性特征,并能准确对不同状态下的滚动轴承故障信号进行分类.相比于传统的Volterra模型故障诊断方法,所提方法能够更准确地对滚动轴承故障进行诊断.

关键词：滚动轴承 Volterra-PARAFAC预测模型最小均方自适应算法故障诊断

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低信噪比下的LMS自适应无偏时延估计

电子学报 2009年第3期37卷 500-505页

作者：吴慧娟文玉梅李平重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044

比较性研究了最小均方(LMS)时延估计器中有偏与无偏估计算法的时延估计性能,并基于Treichler的γ-LMS算法提出了一种改进的无偏估计方法.利用自适应滤波器中最佳逼近原理的几何解释来估计输入噪声的功率,迭代过程中逐步去除输入噪声的影... 详细信息

比较性研究了最小均方(LMS)时延估计器中有偏与无偏估计算法的时延估计性能,并基于Treichler的γ-LMS算法提出了一种改进的无偏估计方法.利用自适应滤波器中最佳逼近原理的几何解释来估计输入噪声的功率,迭代过程中逐步去除输入噪声的影响,使得最优维纳解的真实峰值得到增强,在低信噪比或复杂噪声环境下显著改善了自适应时延估计性能.该方法无需假设输入与输出噪声功率相等或功率比已知、有用信号应为白过程等限制条件,因此具有广泛的应用价值.仿真与实际数据处理都验证了该方法的有效性.

关键词：无偏时延估计最小均方自适应算法性能评估

基于四阶累积量和仿射投影算法的平坦快速衰落信道预测

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基于四阶累积量和仿射投影算法的平坦快速衰落信道预测

作者：仲伟志吉林大学

学位级别：硕士

为了实现自适应传输方法,发射机一端必须已知发送信号时刻的信道状态信息(CSI)。本文深入的研究了平坦快速衰落信道的预测方法,以满足自适应传输的需要。本文的研究内容主要分为两个部分:第一部分是对基本ESPRIT预测算法的改进,在基本... 详细信息

为了实现自适应传输方法,发射机一端必须已知发送信号时刻的信道状态信息(CSI)。本文深入的研究了平坦快速衰落信道的预测方法,以满足自适应传输的需要。本文的研究内容主要分为两个部分:第一部分是对基本ESPRIT预测算法的改进,在基本的ESPRIT算法基础上进行四阶累积量处理,可以有效地滤除高斯白(有色)噪声,从而提高预测精度;第二部分研究了自适应仿射投影算法(Affine Projection Algorithm,简称APA),将仿射投影算法应用到信道的预测上,可以很快地进行误差收敛,并较精确地预测出信道系数。仿射投影算法(APA)的收敛速度介于最小均方自适应算法(least mean square,简称LMS)和递归最小二乘自适应算法(Recursive least square,简称RLS)之间,由于APA算法是对组数据进行处理,因此APA算法的收敛速度要比LMS快,运算量比RLS小,是一种稳态失调小,收敛速度快的有效的自适应算法。

关键词：平坦快速衰落信道信道预测 ESPRIT算法四阶累积量最小均方自适应算法递归最小二乘自适应算法仿射投影算法

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数字信号处理算法的FPGA高速实现研究

数字信号处理算法的FPGA高速实现研究

作者：吴高奎电子科技大学

学位级别：硕士

随着近年来微电子技术的飞速发展,FPGA已经越来越多的被应用到算法实现中去;但以软件无线电为代表的算法发展远快于硬件平台,如何在资源、速度受限的系统上完成复杂算法的硬件实现依然是一个难题;而如何优化算法的串行结构,使其可以较... 详细信息

随着近年来微电子技术的飞速发展,FPGA已经越来越多的被应用到算法实现中去;但以软件无线电为代表的算法发展远快于硬件平台,如何在资源、速度受限的系统上完成复杂算法的硬件实现依然是一个难题;而如何优化算法的串行结构,使其可以较好的映射到FPGA上是解决复杂算法实现的关键一步,这也正是本文的着眼点。依托项目的具体实现基础,本文结合VLSI设计方法学,从结构方面对数字信号处理算法的硬件实现做了一个分类研究,以期寻找到限制算法运行速度的瓶颈或消耗资源的热点所在,并结合具体的方法对其进行优化。总的来说,本文所做的工作可分为三步:首先,针对不同结构(无反馈、有反馈和特殊结构),引入合适的分析、优化方法(迭代边界、关键路径、割集重定时、多项式并行和脉动阵列等),这些方法大都来自VLSI设计方法学;其次,利用这些方法对一些常用算法结构(FIR、信道均衡、分数时延、IIR、CRC、LMS和RLS等)进行优化,并对比不同实现结构在资源、速度甚至性能上的差别,以此来验证前面引入方法的有效性;最后,反思这些方法的本质,并总结针对某种结构的常规优化步骤和需要注意的问题等。可以从两个方面来看待本文的工作:其一为算法高速实现的方法学研究,这个方面主要是分类引入VLSI设计方法学中的一些概念和分析方法;其二为一些常用算法的高速实现研究,包括信道均衡、分数时延、CRC、LMS以及RLS等。总的来说,本文仔细研究和分类了一些设计方法,并针对几个常用算法得到了一些优化实现的结构,希望对今后的数字信号处理算法的FPGA实现具有一定的启发意义。

关键词： FPGA 最小均方自适应算法递归最小二乘法割集重定时脉动阵列

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时间延迟估计的自适应算法研究

时间延迟估计的自适应算法研究

作者：张丽丽吉林大学

学位级别：硕士

时间延迟估计(Time Delay Estimation 简称TDE)是信号处理中一个十分活跃的研究领域,人们对于时间延迟估计这个问题进行了大量的研究和探索。本文在查阅了大量中外文参考文献的基础上对一些已有的基本的时间延迟估计方法进行了归纳和总... 详细信息

时间延迟估计(Time Delay Estimation 简称TDE)是信号处理中一个十分活跃的研究领域,人们对于时间延迟估计这个问题进行了大量的研究和探索。本文在查阅了大量中外文参考文献的基础上对一些已有的基本的时间延迟估计方法进行了归纳和总结。着重分析了最小均方(Least Mean Squares 简称LMS)自适应算法在时间延迟估计中的应用,LMSTDE 方法所应用的条件都是在信号和噪声功率为常数的情况下。本文把传统LMSTDE模型中的单一的自适应滤波器分解成横向联接的两个子自适应单元:一个用来追踪延迟估计,另一个用来适应信噪比的变化。这样使时延和信噪比的自适应过程分离,克服了在低信噪比和信噪比是变化的条件下LMSTDE方法中所遇到的困难,通过和传统的LMSTDE方法进行分析和比较,仿真结果表明:时延估计的性能(包括延迟误差、系统跟踪能力、收敛速度)得到了改善。在本文介绍的系统中,由于信噪比与时延分离,关于信噪比的信息是包含在自适应增益中的,因此即使在信噪比不预先已知的情况下,延迟估计的方差也可以从系统参数中推导出来,这使连续监控时延估计方差成为可能。本文也提供了在时变信噪比情况下,为获得固定的时延方差容限,对于时延滤波器的步长的选取方法,提高了延迟估计系统的跟踪能力。

关键词：时间延迟最小均方自适应算法信噪比方差系统跟踪能力

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变换域自适应滤波器在血流量检测中应用研究

计算机工程与应用 2008年第26期44卷 221-223页

作者：朱云汉史仪凯姚钦西北工业大学西安710072

针对变步长LMS自适应算法在激光多普勒血流量检测系统中应用的不足,提出一种基于变换域的变步长LMS自适应算法,通过仿真实验结果表明,本算法可以有效地消除在检测过程中由于光电调制、人体组织组成复杂等引入的多频干扰以及背景高斯噪... 详细信息

针对变步长LMS自适应算法在激光多普勒血流量检测系统中应用的不足,提出一种基于变换域的变步长LMS自适应算法,通过仿真实验结果表明,本算法可以有效地消除在检测过程中由于光电调制、人体组织组成复杂等引入的多频干扰以及背景高斯噪声信号,并具有算法简单,收敛性强,稳态误差较小的特点,在保证精度的前提下,具有良好的适用范围。

关键词：激光多普勒最小均方自适应算法变步长算法变换域算法

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一种改进的三相电网谐波及无功检测方法

电测与仪表 2014年第22期51卷 48-52页

作者：蔡冰孙玉坤张亮江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212013 南京工程学院电力工程学院南京211167

为了更加快速、精确地检测出三相电力系统中的谐波和无功电流,基于瞬时无功功率理论,文章在传统d-q检测算法基础上进行了改进,针对锁相环容易受到电网波动影响的缺陷,采用一种无锁相环谐波和无功电流检测方法;针对低通滤波器滤波效果与... 详细信息

为了更加快速、精确地检测出三相电力系统中的谐波和无功电流,基于瞬时无功功率理论,文章在传统d-q检测算法基础上进行了改进,针对锁相环容易受到电网波动影响的缺陷,采用一种无锁相环谐波和无功电流检测方法;针对低通滤波器滤波效果与响应速度无法兼顾的缺陷,采用一种变步长最小均方自适应滤波器;结合以上两种方法的优点,得到一种无锁相环无低通滤波器的检测方法。理论分析和仿真结果验证了该方法的可行性和准确性。

关键词： d-q算法对称分量法最小均方自适应算法电流检测

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基于TDLAS甲烷气体探测传感系统设计

基于TDLAS甲烷气体探测传感系统设计

作者：陈昊玥长春理工大学

学位级别：硕士

分析几种检测甲烷气体的方法,可调谐半导体吸收光谱(TDLAS)技术有非接触测量、灵敏度高、响应时间快、不易受到污染等特点,在天然气检测、油井检测、铁矿检测、环境检测等检测甲烷气体浓度方面被广泛的应用。搭建TDLAS传感系统实验,采... 详细信息

分析几种检测甲烷气体的方法,可调谐半导体吸收光谱(TDLAS)技术有非接触测量、灵敏度高、响应时间快、不易受到污染等特点,在天然气检测、油井检测、铁矿检测、环境检测等检测甲烷气体浓度方面被广泛的应用。搭建TDLAS传感系统实验,采用光纤环形器的目的是避免了光学元件与电子元件在同一侧互相损坏、互相影响,采用正交锁相放大器提取二次谐波信号为了滤除激光产生散射、粒子噪声、电子噪声,提高精度,在经过正交锁相放大器后处于慢变中噪声不能抑制,最后采用最小均方自适应算法滤波把大部分的处于慢变中噪声滤除,提高系统的精度。在这基础上,设计基于TDLAS甲烷气体探测传感系统。主要研究内容如下:(1)研究红外光与甲烷气体的相互作用和甲烷气体的吸收光谱,介绍Lambert-Beer定律和它的计算公式,并推导出在波长解调技术下二次谐波信号的公式,最后介绍锁相放大器和正交锁相放大器原理,采用正交锁相放大器,作为信号处理模块;(2)完成TDLAS传感系统的整体设计、准直透镜设计、探测器和气室设计,采用准直透镜为双胶合透镜,为了减小球差,采用光电探测器为PIN光敏二极管,把光信号转变成电信号;(3)分析LED和激光器的特点,选择激光器,再分析DFB、VSCEL和ECDL的特点,采用DFB作为光源,驱动电流和温度共同控制着DFB发出不同波长的光,所以设计驱动电路和温控电路来控制DFB发出1653nm的激光;(4)分析了普通光敏二极管、PIN光敏二极管、雪崩光敏二极管的特点,采用PIN光敏二极管,并介绍了PIN光敏二极管技术参数。运算放大器作为前置放大电路的核心器件,采用OPO7C运算放大器,并设计前置放大电路;(5)以正交锁相放大器作为信息采集模块,并设计90度相移模块、乘法器模块和低通滤波器模块。低通滤波器模块采用以运算放大器CLC425为核心的二阶Sallen-Key低通滤波器;(6)采用最小均方自适应算法滤除到大部分的处于慢变中噪声。通过Matlab对最小均方自适应算法不同滤波器阶数和步长进行仿真,得到滤波器阶数为2、步长为0.0001方自适应算法收敛速度和信噪比满足实验要求。

关键词：可调谐半导体吸收光谱技术最小均方自适应算法甲烷气体浓度检测波长解调技术

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一种基于FPGA的自适应射频对消方法

火控雷达技术 2019年第2期48卷 33-37页

作者：陈少华王冬华祁全杨晓伟中国电子科技集团公司第二十八研究所南京210007 中国船舶重工集团公司第七二四研究所南京211153

针对单天线调频连续波(FMCW)雷达的发射信号泄漏进接收通道,恶化接收机灵敏度,使接收机前端饱和的问题。本文基于最小均方(LMS)自适应算法,利用FPGA实时对消泄漏进接收通道的发射信号,有效提高单天线FMCW雷达收发间的隔离度。在X波段单... 详细信息

针对单天线调频连续波(FMCW)雷达的发射信号泄漏进接收通道,恶化接收机灵敏度,使接收机前端饱和的问题。本文基于最小均方(LMS)自适应算法,利用FPGA实时对消泄漏进接收通道的发射信号,有效提高单天线FMCW雷达收发间的隔离度。在X波段单天线FMCW雷达平台上,测试结果表明,泄漏进接收通道的发射信号可以达到40dB的对消深度,表明该方法的有效性。

关键词：调频连续波雷达单天线最小均方自适应算法射频对消对消深度 FPGA