[工程科技]基于hht的振动信号聚类分析

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1、毕业设计（论文）题目仪器舱振动信号时频分析和聚类航天航空院空天工程系飞设62班学生姓名田磊学号06171052指导教师董龙雷设计所在单位西安交通大学2010年6月V系（所）系(所)主任批准日期毕业设计(论文)任务书航天航空院飞行器设计系航空62班学生田磊毕业设计(论文)课题仪器舱振动信号时频分析和聚类毕业设计(论文)工作自2010年3月1日起至2010年6月20日止毕业设计(论文)进行地点：结构实验室课题的背景、意义及培养目标课题选自国防973项目相关研究工作，对仪器舱振动信号进行时频分析与聚类，对认识结构的动力学特征具有重要

2、意义。利用HHT变化分析仪器舱振动响应信号，并利用聚类算法提取结构响应的空间分布特征，建立一个集成分析软件。通过研究培养学生掌握环境试验数据的处理及分析方法。设计(论文)的原始数据与资料（1）仪器舱振动响应时域及频域数据；（2）仪器舱基本模型。课题的主要任务（1）查阅文献，了解信号时频分析及聚类的基本方法；（2）学习掌握Matlab基本分析及界面编程；（3）编制HHT程序并进行振动测试数据分析；（4）编制聚类分析程序并进行聚类分析；（5）基于Matlab实现基本算法程序的集成。V课题的基本要求(工程设计类题应有技术经济分析要求

3、)课题围绕振动测试信号分析进行，在分析文献资料的基础上，掌握HHT分析方法及聚类分析方法，完成仪器舱测试数据的时频分析及聚类分析，并实现基本算法的软件集成完成任务后提交的书面材料要求(图纸规格、数量，论文字数，外文翻译字数等)论文字数1.5万字左右，外文翻译3000字左右，并提交算法集成程序。主要参考文献[1]于德介，程军圣，杨宇．机械故障诊断的Hilbert-Huang变换方法［M］.北京:科学出版社,2006[2]姜园，张朝阳，仇佩亮等．基于聚类算法实现信号盲分类[J]．电路与系统学报,2004,9（3）：92-99指导教

4、师接受设计(论文)任务日期（注：由指导教师填写）学生签名：V毕业设计（论文）考核评议书西安交通大学毕业设计(论文)考核评议书航天航空院飞行器设计系(专业)航空62班级指导教师对学生田磊所完成的课题为仪器舱振动信号时频分析与聚类的毕业设计(论文)进行的情况，完成的质量及评分的意见：该同学学习态度认真，工作努力，很好地完成了任务书规定的全部工作，工作量大。论文研究了HHT时频分析方法及聚类分析方法，实现了对仪器舱振动响应信号的特征提取，并实现了相关算法的集成。论文逻辑正确，理论分析及计算正确；论文写作结构合理，文章层次分明，文字流

5、畅。该同学对论文研究的问题能够进行比较深刻的分析，成果具有一定的使用价值，反映出作者已很好的掌握了有关基础理论和专业知识。建议评分“优秀”指导教师年月日毕业设计(论文)评审意见书评审意见：评阅人职称年月日V毕业设计（论文）考核评议书毕业设计(论文)答辩结果院系(专业)毕业设计(论文)答辩组对学生所完成的课题为的毕业设计(论文)经过答辩,其意见为并确定成绩为毕业设计(论文)答辩组负责人答辩组成员年月日V摘要摘要1998年美国工程院院士N.E.Huang及其合作者在经典希尔伯特变化的基础上首次提出了一种适合于处理非平稳信号的新的时

6、频分析方法——Hilbert-Huang变换(简称HHT)，该方法的创新是经验模式分解(EmpiricalModeDecomposition，EMD)的引入。通过这种方法任何复杂信号都可以分解为有限的且具有一定物理意义的几个模态函数(IMF)分量，再对各分量进行Hilbert变换以得到各自的瞬时频率和振幅，最终把信号表示为时频平面上的能量分布，称为Hilbert谱。它可以对信号做出精确的局部时频分辨，可以更准确有效地把握原数据的特征信息，且自适应性、完备性和正交性的特点。短短几年来，它己被成功应用于地震勘探、故障诊断、生物医学

7、、海洋等诸多领域。本文在N.E.Huang等人已有研究工作的上，将HHT应用于仪器舱振动信号的处理分析，验证了HHT在实际信号中的应用,对HHT在实际中的应用进行了探索。通过对原始信号的HHT变换，提出了一种基于HHT的振动信号聚类特征信息提取方法，即根据所得到EMD分解及HHT变换后所得的参数对仪器舱振动信号进行相似性的聚类分析。并通过实验对比验证了这一方法的有效性，这对于HHT在实际领域的应用扩展有重大意义。关键词：希尔伯特-黄变换；EMD分解；希尔伯特谱；聚类分析IXABSTRACTABSTRACTIn1998,N.E.

8、HuangamernberoftheNationalAcademyofEngineeringinAmerican,andhiscol1aboratorsfirstdevelopedanoveltytirne—frequencyanalysismethod,Hilbert—Hu