基于相似极值延拓的EMD端点效应改进方法.pdf

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1、第9期组合机床与自动化加工技术No．92015年9月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueSept．2015文章编号：1001—2265(2015)09—0078—03DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2015．09．022基于相似极值延拓的EMD端点效应改进方法半岳晓峰，邵海贺(长春工业大学机电工程学院，长春130012)摘要：经验模态分解(EMD)是HHT变换处理非线性、非平稳信号的关键步骤。原始故障信号经过EMD分解为固有模态函数后进行希

2、尔伯特变换，求出信号的瞬时频率来反映故障特征。但分解过程中产生的端点效应问题使得求出的瞬时频率失去准确性。文章在研究相似极值延拓算法的基础上提出了一种改进算法，增加了端点处是否作为极值点的判断，避免了端点数值超出包络线所造成的分析结果失真问题。仿真分析和实例故障诊断结果表明，文中算法计算效率高，能有效抑制经验模态分解过程中的端点飞翼现象。关键词：经验模态分解；端点效应；相似极值延拓中图分类号：TH166；TG659文献标识码：AImprovedMethodforEndEfectsofEMDBasedonSimilarExtr

3、emeExtensionYUEXiao．feng，SHAOHai．he(SchoolofMechatronicEngineering，ChangchunUniversityofTechnology，Changchun130012，China)Abstract：Empiricalmodedecomposition(EMD)isthekeystepofHilbert—Huangtransformintheprocess—ingnon—linearandnon—stationarysigna1．Theoriginalfaultsi

4、gnalisdecomposedintointrinsicmodefunctiononHilberttransformbyEmpiricalmodedecomposition，theinstantaneousfrequencyofthesignaltoreflectthecharacteristicsofthefault．ButtheendeffectsofEMDmaketheinstantaneousfrequencylostaccuracyduringthedecompositionprocess．Inthispaper

5、aimprovedmethodwasdevelopedbasedonthestudyofSimilarextremeextension．Theproblemoftheanalysisdistortioncausedbytheendpointvaluebeyondtheenvelopeis，avoidedbyincreasingthejudgmentofwhethertheendpointastheextremepoint．Simulationa—nalysisandinstanceoffaultdiagnosisresult

6、sshowthatthealgorithmisofhigheficiencyandcaneffectivelyinhibitendpointflyingwingphenomenonintheprocessofempiricalmodedecomposition．Keywords：EMD；endeffects；similarextremeextension点延拓、镜像延拓、平行延拓、极值延拓以及相似极值0引言延拓等等。本文在分析EMD分解原理和现有延拓算旋转机械的故障信号大都表现出非线性、非平稳法的基础上，提出了相似极值延拓改

7、进算法来抑制端性的特点，希尔伯特-黄变换(HHT)能有效分析非平稳点效应，采用边际谱和Hilbert谱来分析本文方法的抑性信号，准确提取故障特征信息。HHT方法的核心是制效果。通过对仿真信号和实际故障信号进行分析来经验模态分解(EMD)，基于信号时域局部特性将复杂验证本文方法在抑制端点效应问题上的效果。信号分解成若干固有模态函数(IMF)和一个残余分1EMD算法数学原理量，通过Hilbert变换得到各IMF的瞬时频率和时频谱图，准确反映出原始信号的故障特征。近年来HHT被经验模态算法的目的在于对非平稳信号进行平稳广泛应用于机

8、械故障诊断⋯、医学信号分析以及语化处理，使求得的瞬时频率具有实际物理意义。因此音增强等领域。经验模态分解过程中往往采用三次EMD分解得到的IMF必须满足：①信号的极值点数目样条函数拟合构造信号的上下包络线，当信号端点处和过零点数目必须相等或最多相差一个；②通过极大不是极值点，三次样条差值求