基于经验模态分解重构方法的北江飞来峡洪水频率分析

在历史洪水考证(1764—)和实测洪水(1953—2024年)的基础上,应用时序图、滑动均值、M-K方法、Hurst指数等对北江飞来峡站洪水的一致性进行了检验;根据P-Ⅲ频率分析方法,采用历史考证洪水对洪水系列重新排序进行洪水频率分析,基于经验模态(Empirical Mode Decomposition,EMD)分解与合成的频率计算方法对洪水频率进行了分析计算。结果表明:北江极端洪水自1990年代中期表现出趋多趋频趋强的特点,经检验发生了显著变异;采用传统的水文频率计算方法得到的各频率洪水设计值比原设计值增大500~600 m^(3)/s;采用基于EMD分解与合成的频率计算方法得到2020水平年的各频率设计值增大3500 m^(3)/s以上,2030水平年的各频率设计值增大3800 m^(3)/s以上。基于EMD分解重构的洪水频率计算方法能够及时对变化环境做出响应,具有一定的推广应用价值。北江飞来峡站的水文频率计算结果发生了较大的改变,宜尽快重新核定。

基于经验模态分解(EMD)的小波阈值除噪方法

针对低信噪比信号的去噪问题,提出了一种基于经验模态分解的小波阈值去噪方法,并与小波变换去噪法的效果相比较．试验结果证明,当信号的信噪比较小时,基于经验模态分解的小波阈值去噪效果是相当有效和稳定的,为研究环境脉动下结构的输出信号去噪处理提供了新的手段．

一种基于经验模态分解(EMD)的位场分离方法

经验模态分解(EMD)是一种利用信号极值特征进行时空滤波的方法。经分解得到不同阶次固有模态函数(包含从高到低不同频率段的成分),而残余量为信号的趋势分量,代表信号的平均趋势。本文将经验模态分解用于地球物理场的位场分解中,提出了一种基于EMD的位场分离方法。与常规位场分离方法中的滑动平均法和趋势分析法相比,EMD无须预先设置参数,因而不受人为因素的影响,其结果能够更好地反映位场的固有特征。应用该法对新疆准噶尔盆地准东地区的磁异常资料进行处理,从中识别出与石炭系油气有关的火成岩异常。

经验模态分解(EMD)中边界处理的新方法

在深入研究和分析希尔伯特-黄变换(HHT)方法的基础上,对信号提出了半周期半对称延拓算法,并以此来处理经验模态分解中存在的边界误差问题.通过信号模拟试验,并与EMD方法的结果作比较,检验了该方法的有效性和精度.

基于改进EMD的爆破振动信号降噪方法研究

针对经验模态分解(EMD)算法存在端点效应和降噪效果不佳的问题,依据延拓—分解—聚类—降噪—重构思想,提出了改进EMD的爆破振动信号降噪方法。该方法联合了综合相似指数同时兼顾延拓信号的形状和幅值相似性的特点、K-means算法的聚类特性以及小波包的降噪优势,不仅可以有效抑制端点效应,也具有良好的降噪效果。研究结果表明:在仿真信号端点效应抑制试验中,与多项式拟合和边界局部特征延拓方法相比,改进EMD方法的能量误差和均方误差最小。在实测爆破振动信号降噪中,与EMD和变分模态分解(VMD)方法相比,改进EMD方法的信噪比(20.94 dB)最大,均方根误差(0.0031)最小。改进EMD方法不仅可以较好保存中低频(0~200 Hz)信号能量,对200 Hz以上高频噪声也具有良好滤除效果。

一种基于经验模态分解和局部极大值点数的配电网高阻接地故障检测方法

配电网高阻接地故障(HIF)因故障特征微弱而难以被常规装置检测到,容易引发过电压、火灾和人身触电等安全问题。本文提出一种将时频分解和阈值判断结合的HIF识别方法。首先,利用经验模态分解(EMD)对零序电流进行处理;然后,选取第二个固有模态分量(IMF)作为特征分量并进行高斯滤波;最后,统计特征分量的局部极大值点的个数来判断是否发生HIF。利用PSCAD/EMTDC软件搭建10kV配电网模型进行算法验证。仿真结果表明,所提方法能够以较高的准确率将HIF和一些常见的干扰事件区分开,并且在发生噪声干扰、采样率变化、系统中性点接地方式改变及系统网络结构改变的情况下,均表现出较好的适应性。

基于EEMD-BPF的工业机器人铣扩孔模态耦合颤振信号提取方法

工业机器人铣扩孔作为一种精细扩孔方法,旨在消除孔内外缺陷,改善机器人的制孔精度。但由于机器人的刚度缺陷,加工过程易出现与本体固有特性相关的模态耦合颤振。针对工业机器人铣扩孔模态耦合颤振信号有效提取的问题,文章提出一种基于集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)和带通滤波(band-pass filter,BPF)的颤振信号提取方法。通过EEMD对加工信号的预处理确定出以耦合颤振频率为主激振频率的本征模态,利用单边趋势判别法改善EEMD中极值计算的效率。通过选取能量熵值比和相关系数为特征并结合BPF提取本征模态中的颤振信息,重构模态耦合颤振信号。实验表明,EEMD较经验模态分解EMD有一定的模态混叠抑制作用。主轴转速1 800 r/min、径向切削厚度0.6 mm下的实验结果显示,EEMD-BPF较EMD-BPF超前0.31 s识别出颤振。

一种消除EMD中模态混叠的经验方法

经验模态分析（EMD）方法与基于傅里叶变换的信号分解方法有着本质的不同，由于其分解基函数不是预先确定，而是在分解过程中由信号本身特性决定，因此EMD方法具有很好的自适应性。尽管有着其独特的优越性，但是EMD方法缺乏严谨的数学证明，没有明确的数学表达式，存任着如模态混叠、端点飞翼等问题。

消除经验模态分解中混叠现象的改进掩膜信号法

经验模态分解方法能在时频域上正确地描述非平稳非线性信号的局部特征。但由于模态混淆,当信号组合分量的频率太接近时,常不能得到正确的经验模态分解结果。针对这一情况,提出了消除经验模态分解中混叠现象的一种方法——改进的掩膜信号法,并将其应用于风机叶片振动信号的分析中。该方法以能量为基础对掩膜信号的选择进行改进,并通过掩膜信号结合EMD来达到消除模态混叠现象的效果。对风机叶片振动信号进行验证的结果表明,该方法简便易行,可有效分离混叠模态,提取有用信号,并且对白噪声也有削减效果。

基于经验模态分解和正弦波参数法的介损角测量算法

将基于经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)的新型时空滤波方法应用于介损角的测量中。利用EMD对强噪声背景下的采样信号进行分解,根据所得到的固有模态分量的频谱特性进行选择性滤波,提取其基波分量,并结合正弦波参数法计算介损角。探讨了系统频率变化和介损角变化对测量真实值的影响。仿真结果表明该方法可明显减小计算误差,对提高数字化测量δ的精确性具有实际意义。

利用经验模态分解方法抑制SAR斑点噪声

提出了一种利用经验模态分解 (EMD)方法抑制SAR斑点噪声的方法。利用经验模态分解方法 ,可以将SAR图像分解为一系列的以空间周期尺度不同为特征的模态 ,定义空间特征周期尺度不大于 4的为噪声。通过从图像中减掉噪声成分使SAR斑点噪声得以抑制。用这种方法处理SAR图像在斑点抑制和纹理信息保持两方面取得了令人满意的结果。

基于经验模态分解的管道预警系统信号多尺度混沌特性分析方法

提出了一种用于油气管道安全预警系统的检测信号多尺度混沌特性分析的新方法。该预警系统基于Mach-Zehnder光纤干涉仪原理,沿管道同沟敷设一条光缆,利用其中的三条单膜光纤构成分布式微振动测试传感器,实时检测管道沿途发生的泄漏及其他异常事件。多尺度混沌特性分析方法是利用经验模态分解(EMD)方法对典型的异常事件振动信号进行分解,再分别对分解得到的固有模态(IMF)分量进行混沌特性分析,计算出不同尺度下的关联维数。该方法可更清晰地描述检测信号在不同尺度下的混沌特性。利用现场试验得到的信号对该方法进行验证的结果表明,利用多尺度混沌特性分析方法更容易有效地区分几种典型异常事件。

基于经验模态分解包络谱的滚动轴承故障诊断方法

针对滚动轴承故障振动信号的非平稳特征和传统包络分析法的缺陷,提出了一种基于经验模态分解包络谱的滚动轴承故障诊断方法。该方法首先采用经验模态分解将原始信号分解为若干个平稳的固有模态函数之和,然后求出包含主要故障信息的若干个固有模态函数分量的包络谱,再定义包络谱中故障特征频率处的幅值比为特征幅值比,最后以特征幅值比作为故障特征向量,输入神经网络,以神经网络的输出来判断滚动轴承的工作状态和故障类型。对滚动轴承内国、外国故障振动信号的分析结果表明,基于经验模态分解包络谱的故障诊断方法能有效地提取滚动轴承的故障特征。

声测法和经验模态分解在轴承故障诊断中的应用

提出了一种基于声测法、经验模态分解(EMD)和包络谱分析的轴承故障诊断新方法。声测法是轴承故障诊断最有效方法之一,但在获得的声测信号中含有大量噪声,严重影响了信号处理的结果。采用EMD可以有效地实现对信号的处理,大大地提高信噪比。EMD是把时间序列信号,分解成不同特征时间尺度的固有模态函数(IMF),具有自适应的分析能力,通过选取表征轴承故障的IMF分量进行包络谱分析,可提取轴承故障信号的特征。实验结果表明该方法能有效地诊断轴承故障。

基于低通滤波和经验模态分解的舰船耐波性试验信号分析方法研究

针对舰船耐波性实测信号中趋势项难以消除而影响滤波精度这一问题,采用经验模态分解方法消除趋势项的影响。根据舰船对波浪运动响应的低频特点,在经验模态分解前先进行低通滤波,可使实测运动信号中的谱峰频率处在相对高频位置,减少EMD迭代次数,并使有用信息包含在第一个IMF中,方便对有用模态的识别。还针对实船耐波性试验无法直接获得垂荡位移的实际问题,对垂向运动加速度联合采用低通滤波、数值积分和EMD去趋势项消除积分误差的方法获得垂荡,通过模型耐波性试验以及对实舰横摇角速度采用该方法求得的横摇与实测横摇的比较,验证了该方法在舰船耐波性实测信号分析中的有效性。

基于CEEMD和小波包阈值的组合降噪及泄流结构的模态识别方法

水流荷载激励下,泄流结构模态识别的实测振动信号常受噪声干扰。以往EEMD算法有添加白噪声造成非标准IMF导致的模态分裂问题及IMF有噪声残余不能完整重构信号的完备性问题。而完备总体经验模态分解(CEEMD)法,通过在信号分解的每一层面添加特定高斯白噪声,利用分解后第一阶分量加总平均得到唯一余量计算固有模态函数,克服了EEMD的缺点;同时提出CEEMD与小波包阈值结合的组合降噪方法,运用到向家坝水弹性模型实测振动信号降噪中,验证了该组合方法降噪的有效性;为了提高带噪振动响应模态识别的精度,基于数据相关技术,利用Markov参数构造相关矩阵R,用该相关矩阵重构Hankel矩阵后SVD分解得到系统最小实现,即数据相关特征系统实现法(ERA/DC)。将滤波降噪结合模态识别的整套方法,应用到锦屏一级拱坝的泄流实测振动响应中,得到了较好的应用效果。

环境激励下基于经验模式分解的结构模态参数识别方法

识别结构模态参数是结构健康监测和振动控制等研究及工程实践中的一个重要环节,同时也是前提和难点所在。提出基于经验模式分解(EMD)的环境激励结构模态参数识别的STD法、复指数法与ARMA法。3种方法采用EMD将结构环境振动响应原始信号分解成若干个基本模式分量(IMF),使每一个基本模式分量仅为结构的某一阶固有模态,采用相关系数法结合频谱分析挑选出真实IMF,进而分别用STD法、复指数法与ARMA法进行模态参数识别。四层钢框架模型环境振动试验分析结果表明,3种方法能有效地避免结构各阶模态之间的相互影响,能够更清晰更方便得到结构模态参数。采用基于奇异值差分谱进行去噪处理,使得识别结果更加准确。

基于经验模态分解的属性优化方法

本文提出了一种基于经验模态分解的属性优化新方法,其具体步骤为:首先对某一种地震属性的各个列向量分别进行经验模态分解,得到各个列向量的固有模态分量组;其次分别对每一组固有模态分量的各个分量的权重进行归一化,并将前若干分量分别乘以相应的归一化权重系数后再线性相加得到新的列向量,进而构成优化后的属性矩阵;然后对其他几种参与优化的属性也实行前面两个步骤,分别得到相应的新的地震属性矩阵;最后将得到的新地震属性矩阵进行线性叠加,得到优化后的地震属性矩阵。将经验模态分解方法和主成分分析方法分别应用于相同的实际资料,试验证明前者在保证运行效率的情况下能用更少的主成分(固有模态分量)刻画出更多的原始属性信息,并且提高了原始属性剖面的分辨率。

结合经验模态分解能量总量法的断路器振动信号特征向量提取

为了检测出断路器的机械结构故障类型,本文分析了断路器机械振动信号的特性,提出基于经验模态分解(EMD)能量总量法与支持向量机(SVM)理论相结合的中压断路器振动信号的特征向量提取和故障分类的分析方法。首先将断路器的振动信号进行经验模态分解,得到所需要的内禀模态函数(IMF),通过离散采样点求能量总量的方法求出包含主要故障特征信息的各个内禀模态函数分量的能量总量。利用IMF分量能量总量作为特征向量,并以此作为支持向量机输入,将测试样本信号的故障特征向量输入训练好的SVM,并对SVM及核函数参数进行遗传算法优化,采用"二叉树分类"支持向量机分类机制进行故障分类。经实验分析该方法能很好地识别出振动信号的差别及故障类型。

基于经验模态分解和递归图的语音端点检测算法

结合Hilbert-Huang变换中的经验模态分解(EMD)和递归图(RP)法,提出了一种新的语音端点检测算法。该算法首先基于语音和噪声通过经验模态分解及其多尺度特征,在不同的固有模态函数(IMF)上进行软阈值时间尺度滤波处理,然后采用非线性动力学行为中的递归图法,定量统计递归分析中的确定性进行语音端点检测。仿真结果表明,该方法具有很强的非稳态动态变化分析能力,在低信噪比环境下较传统方法能更准确提取出语音信号的起止点,鲁棒性好。