机械振动信号的压缩采样与测量矩阵研究
发布时间：2021-08-30 00:42
机械振动信号蕴含着设备运转中的多样化信息,实时采集机械振动信号是故障诊断领域的核心技术之一,然而,目前振动信号频带愈来愈宽,依据奈奎斯特采样定理采集信号时,会得到海量的数据,不利于传输和存储,本文结合压缩感知理论,研究压缩采集机械振动信号的测量矩阵。论文主要取得如下研究成果:（1）深入分析了常用测量矩阵对机械振动信号的适应性。以机械振动信号在离散余弦变换基上的稀疏性为基础,分别对随机性测量矩阵（即高斯随机测量矩阵和伯努利随机测量矩阵）、部分随机测量矩阵（即部分傅里叶测量矩阵和部分哈达玛测量矩阵）及确定性测量矩阵（即托普利兹测量矩阵和循环测量矩阵）应用于压缩测量机械振动信号的性能进行分析。实验结果显示:随机性测量矩阵的重构误差最小,计算复杂度最高,存储量最大;确定性测量矩阵的重构误差和部分随机矩阵测量矩阵基本相当,都比较大,但其结构最为简单,易于硬件实现。（2）研究了一种适用于机械振动信号的正交对称托普利兹（Orthogonal Symmetric Toeplitz,OST）测量矩阵。考虑到工程实现问题,故以托普利兹矩阵的构造原理为基础,研究适合振动信号的确定性矩阵。首先选定特性的符号序...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题的提出及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 机械振动信号压缩采样的研究现状
1.2.2 压缩感知的研究现状
1.2.3 测量矩阵的研究现状
1.3 论文结构与安排
第2章 压缩感知理论基础
2.1 压缩感知数学模型
2.2 机械振动信号的稀疏分解理论
2.3 机械振动信号的测量矩阵设计理论
2.3.1 零空间条件
2.3.2 矩阵的约束等距性
2.3.3 矩阵的非相干性
2.3.4 测量矩阵设计的几个关键问题
2.4 机械振动信号的重构算法
2.5 本章总结
第3章 常用测量矩阵对机械振动信号的适应性分析
3.1 机械振动信号的稀疏性分析
3.2 常用测量矩阵的构造方法
3.2.1 高斯随机测量矩阵
3.2.2 伯努利随机测量矩阵
3.2.3 部分傅里叶测量矩阵
3.2.4 部分哈达玛测量矩阵
3.2.5 多项式测量矩阵
3.2.6 托普利兹测量矩阵
3.2.7 循环测量矩阵
3.3 实验设置与结果分析
3.4 本章总结
第4章 机械振动信号的确定性OST测量矩阵研究
4.1 确定性OST矩阵模型
4.2 确定性OST矩阵满足约束等距性的分析
4.3 确定性OST测量矩阵构造方法
4.4 实验结果与分析
4.4.1 压缩率固定时确定性OST矩阵的性能分析
4.4.2 压缩率变化时确定性OST矩阵的性能分析
4.5 本章总结
第5章 基于最优型OST矩阵的机械振动信号压缩采样
5.1 机械振动信号数据压缩采样的整体方案
5.2 最优型确定性测量矩阵的设计
5.2.1 阈值迭代收缩算法
5.2.2 奇异值分解算法
5.2.3 最优型OST确定性测量矩阵设计
5.3 机械振动信号数据压缩采样方法实现步骤
5.4 实验结果与分析
5.5 本章总结
结论与展望
本文工作总结
展望
参考文献
致谢
附录A攻读学位期间所撰写及录用的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能语音交互机械故障诊断专家系统研究[J]. 宁志强,陶元芳. 中国工程机械学报. 2018(01)
[2]图像压缩感知中自适应二维投影梯度重构算法[J]. 万成宏,杨春玲,和志杰. 数据采集与处理. 2017(04)
[3]一种机械振动信号的结构化随机测量矩阵构造方法[J]. 郭俊锋,施建旭,魏兴春,雷春丽. 振动与冲击. 2017(07)
[4]一种滚动轴承振动信号的数据压缩采集方法[J]. 郭俊锋,施建旭,雷春丽,魏兴春. 振动与冲击. 2015(23)
[5]一种有序高斯循环测量矩阵的设计及性能分析[J]. 肖静娴,申晓红,王海燕,刘兴晨. 上海交通大学学报. 2015(10)
[6]基于超素数的托普利兹观测矩阵构造方法[J]. 袁莉芬,熊波. 仪器仪表学报. 2015(07)
[7]分块的有序范德蒙矩阵作为压缩感知测量矩阵的研究[J]. 赵瑞珍,王若乾,张凤珍,岑翼刚,胡绍海. 电子与信息学报. 2015(06)
[8]m序列压缩感知测量矩阵构造[J]. 党骙,马林华,田雨,张海威,茹乐,李小蓓. 西安电子科技大学学报. 2015(02)
[9]基于形态提升小波的机械状态监测数据压缩研究[J]. 王怀光,张培林,吴定海,李兵,范红波. 振动与冲击. 2014(10)
[10]压缩感知中的确定性随机观测矩阵构造[J]. 王侠,王开,王青云,梁瑞宇,左加阔,赵力,邹采荣. 信号处理. 2014(04)
硕士论文
[1]滚动轴承故障诊断中信号校正和特征提取方法研究[D]. 袁涛.中国科学技术大学 2017
[2]基于压缩感知理论的信号自适应重构系统设计与实现[D]. 肖文军.电子科技大学 2016
本文编号：3371706
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题的提出及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 机械振动信号压缩采样的研究现状
1.2.2 压缩感知的研究现状
1.2.3 测量矩阵的研究现状
1.3 论文结构与安排
第2章 压缩感知理论基础
2.1 压缩感知数学模型
2.2 机械振动信号的稀疏分解理论
2.3 机械振动信号的测量矩阵设计理论
2.3.1 零空间条件
2.3.2 矩阵的约束等距性
2.3.3 矩阵的非相干性
2.3.4 测量矩阵设计的几个关键问题
2.4 机械振动信号的重构算法
2.5 本章总结
第3章 常用测量矩阵对机械振动信号的适应性分析
3.1 机械振动信号的稀疏性分析
3.2 常用测量矩阵的构造方法
3.2.1 高斯随机测量矩阵
3.2.2 伯努利随机测量矩阵
3.2.3 部分傅里叶测量矩阵
3.2.4 部分哈达玛测量矩阵
3.2.5 多项式测量矩阵
3.2.6 托普利兹测量矩阵
3.2.7 循环测量矩阵
3.3 实验设置与结果分析
3.4 本章总结
第4章 机械振动信号的确定性OST测量矩阵研究
4.1 确定性OST矩阵模型
4.2 确定性OST矩阵满足约束等距性的分析
4.3 确定性OST测量矩阵构造方法
4.4 实验结果与分析
4.4.1 压缩率固定时确定性OST矩阵的性能分析
4.4.2 压缩率变化时确定性OST矩阵的性能分析
4.5 本章总结
第5章 基于最优型OST矩阵的机械振动信号压缩采样
5.1 机械振动信号数据压缩采样的整体方案
5.2 最优型确定性测量矩阵的设计
5.2.1 阈值迭代收缩算法
5.2.2 奇异值分解算法
5.2.3 最优型OST确定性测量矩阵设计
5.3 机械振动信号数据压缩采样方法实现步骤
5.4 实验结果与分析
5.5 本章总结
结论与展望
本文工作总结
展望
参考文献
致谢
附录A攻读学位期间所撰写及录用的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能语音交互机械故障诊断专家系统研究[J]. 宁志强,陶元芳. 中国工程机械学报. 2018(01)
[2]图像压缩感知中自适应二维投影梯度重构算法[J]. 万成宏,杨春玲,和志杰. 数据采集与处理. 2017(04)
[3]一种机械振动信号的结构化随机测量矩阵构造方法[J]. 郭俊锋,施建旭,魏兴春,雷春丽. 振动与冲击. 2017(07)
[4]一种滚动轴承振动信号的数据压缩采集方法[J]. 郭俊锋,施建旭,雷春丽,魏兴春. 振动与冲击. 2015(23)
[5]一种有序高斯循环测量矩阵的设计及性能分析[J]. 肖静娴,申晓红,王海燕,刘兴晨. 上海交通大学学报. 2015(10)
[6]基于超素数的托普利兹观测矩阵构造方法[J]. 袁莉芬,熊波. 仪器仪表学报. 2015(07)
[7]分块的有序范德蒙矩阵作为压缩感知测量矩阵的研究[J]. 赵瑞珍,王若乾,张凤珍,岑翼刚,胡绍海. 电子与信息学报. 2015(06)
[8]m序列压缩感知测量矩阵构造[J]. 党骙,马林华,田雨,张海威,茹乐,李小蓓. 西安电子科技大学学报. 2015(02)
[9]基于形态提升小波的机械状态监测数据压缩研究[J]. 王怀光,张培林,吴定海,李兵,范红波. 振动与冲击. 2014(10)
[10]压缩感知中的确定性随机观测矩阵构造[J]. 王侠,王开,王青云,梁瑞宇,左加阔,赵力,邹采荣. 信号处理. 2014(04)
硕士论文
[1]滚动轴承故障诊断中信号校正和特征提取方法研究[D]. 袁涛.中国科学技术大学 2017
[2]基于压缩感知理论的信号自适应重构系统设计与实现[D]. 肖文军.电子科技大学 2016
本文编号：3371706
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/3371706.html
