自适应提升小波变换及飞机发动机故障分析

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1、2022010，46(18)ComputerE，画聊e几f愕andApplications计算机工程与应用自适应提升小波变换及飞机发动机故障分析马建仓，彭锦涛，孟凡路MAJian-cang，PENGJin-tao，MENGFan-lu西北工业大学电子信息学院，西安710129CollegeofElectronicandInformation，NorthwesternPolytechniealUniversity，Xi’all710129，ChinaE-mail：majc@nwpu．edu．caMAJian-cang。PENGJin-tao．MENGFan-

2、lu．AdaptiveUftmgwavelettransformandaeroenginefaultanalysis．ComputerEngineeringandApplications，2010，46(18)：202-204．●Abstract：TheliftingschemecanonlychangethepredictorandupdatertOconstructtheappropriatewavelet，whichfacilitatesthewaveletfunctionselectingintllemechanicalequipmentfault

3、analysis．InordertOadaptivelyselectthewaveletfunctionmatch-ingthesignalfeaturebetter，anupdate／predictionadaptiveliftingwavelettransformisproposed．Inthemethod，alladaptiveupdate／predictionliftingschemeisused，whichrealizesadaptiveupdateandpredictionrespectivelybythelocalgradientinform

4、ationoforiginalsignalandminimumpredictionerror．Theexperimentalresultsshowtheproposedmethodplaysmoreeffectivelyinfailureanalysisofaeroenginesignalthanclassicalwavelettransform．Keywords：liftingscheme；predictor；updater；adaptive；faultanalysis摘要川、渡提升方案通过改变预测器和更新器构造出所需要的小波，这为机械设备故障特征分析中

5、小波基函数的选择提供了方便。为了能在每个尺度上自适应选择与机械振动信号特征匹配的小波基函数，提出了一种更新器和预测器同时自适应地提升小波变换方法。在此方法中，采用先更新后预测的提升方案，分别通过信号的局部梯度大小和最小化预测误差来实现自适应更新和预测。将此方法应用在某飞机发动机故障分析中，实验结果表明，与经典小波变换相比该自适应提升小波变换分离的故障特征更明显效果更好。关键词：提升方案；预测器；更新器；自适应；故障分析DOhl0．37786．issn．1002—8331．2010．18．063文章编呼：1002-8331(2010)18-0202-03文献

6、标识码：A中图分类号：TN911．72；THl7l前言在机械设备发生故障时，其动态特性通常表现出复杂的非线性，所产生的振动信号也随之出现非平稳性，这些成分为故障分析提供了重要的依据。但是不同类型的机械故障在振动信号中会反映出不同的波形特征，若选用不适当的小波基函数会影响故障的特征信息，给故障诊断造成困难。在经典离散小波变换中，一旦选定小波基函数后，各个尺度上的小波函数只是通过基函数的伸缩和平移而产生的，难以在不同的尺度上准确地匹配逼近信号的局部特征。由Sweldens提出的提升小波变换I-I采用两个独立的预测器和更新器，通过设计预测系数和更新系数得到具有某

7、种特性的小波基函数。因此，提升小波变换可以针对不同类型的故障特征构造相应的小波基函数，给信号分析和故障诊断提供了—个新的分析手段。一般机械设备故障在振动信号中通常表现为突变成分，因此用小波对故障信号进行分析时，应保留表现其故障特征的突变成分，这就要求所选择的小波基函数要很好地匹配信号的特征。而自适应提升小波变换可以在不同的尺度上选择相应的滤波器进行信号分析，从而很好地保留信号的突变成分，有利于机械设备故障分析。近年来，研究者们提出了多种基于提升格式的自适应小波变换。Claypoole等人鲫提出了通过最小化预测器误差来自适应选择预测器的提升方案，可很好地保持

8、信号的时域特性，但是为了保征能够完全重构，需要t己录每个采样点处的