自适应滤波器的新型变步长算法及其应用.pdf

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1、第15卷第4期电机与控制学报Vol.15No.42011年4月ELECTRICMACHINESANDCONTROLApr．2011自适应滤波器的新型变步长算法及其应用王新(河南理工大学电气工程与自动化学院，河南焦作454003)摘要:针对变步长算法的选取对自适应滤波器的性能有重大的影响，而常见变步长算法的步长与误差或输入信号有关，在自适应调节过程中步长存在较大的波动，影响自适应滤波器的滤波效果等问题，通过分析和比较常见的变步长算法，提出一种新型变步长算法。该算法先将误差信号取绝对值，然后再求其均值，以该均值决定步长的变化，克服步长波动的不足。采用新型变

2、步长算法的自适应滤波器，不仅具有较快的收敛速度，而且可以获取较小的均方误差。最后，将基于新型变步长算法的自适应滤波器应用于笼型异步电动机的断条故障诊断中。实验证明，新型变步长算法可以增强断条故障的特征，有利于信号特征的提取。关键词:自适应滤波器;变步长算法;转子断条;故障检测中图分类号:TN911.72文献标志码:A文章编号:1007－449X(2011)04－0023－05NovelvariablestepsizealgorithmofadaptivefilteranditsapplicationWANGXin(SchoolofElectricalE

3、ngineeringandAutomation，HenanPolytechnicUniversity，Jiaozuo454003，China)Abstract:Thevariablestepsizealgorithmaffectstheperformanceoftheadaptivefilterheavily．Thestepsizeoftheusualvariablestepsizealgorithmshasacertainrelationwiththeerrorsignalandtheinputsig-nal．Intheadaptiveregulat

4、ionprocess，thestepsizehasabigfluctuation．Thispropertyseverelyaffectsthefilteringeffectoftheadaptivefilter．Tosolvetheseproblems，anovelvariablestepsizealgorithm(NVSSA)wasputforwardbyanalyzingandcomparingtheusualvariablestepsizealgorithms．IntheNVSSA，theabsolutevalueoferrorsignalwas

5、taken，andthenitsmeanwasfound．Themeandecidedthechangeofthestepsize．TheNVSSAcanovercometheshortageofthestepsizefluctuation．Theadap-tivefilterbasedontheNVSSAhasafasterconvergencerateandalessmeansquareerror．Intheend，theadaptivefilterbasedontheNVSSAwasusedinthefaultdiagnosisofthebrok

6、enrotorbarofthesquir-relcageinductionmotor．ExperimentsshowthattheNVSSAcanhighlightthefeatureofthebrokenrotorbarfaultandispropitioustothesignalfeatureexaction．Keywords:adaptivefilter;variablestepsizealgorithm;brokenrotorbar;faultdetection具有方法简单、计算量小、易于实现实时处理等优0引言点。由于均方误差与自适应步长成正比

7、，然而步长自适应滤波器以其优良的滤波效果，应用广泛。减小，收敛时间增大。因此，在最小均方算法的权系自适应滤波器的常用算法是最小均方算法。该算法数递推中常采用变步长代替固定步长，即变步长最收稿日期:2010－07－22基金项目:河南省高校科技创新人才支持计划项目(2008HASTIT022);河南省重点科技攻关项目(072102240006);河南省控制工程重点学科开放实验室开发基金项目(KG2009－10)。作者简介:王新(1967—)，男，博士，教授，研究方向为故障诊断、信号处理和电气传动。24电机与控制学报第15卷小均方算法。这样，当权系数远离于最

8、佳权系数，使w2(k+1)=w2(k)+2με(k)x2(k)。(3)用较大的步长，加速收敛速