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燕 山 大 学 本科毕业设计（论文）中期报告 课题名称： 学院（系）： 测控技术与仪器 年级专业： 学生姓名： 指导教师： 完成日期： 2010-5-5 毕业设计进展情况 本课题的核心内容包括四个方面：EMD分解的具体算法；EMD算法中存在的模态混叠现象产生原因及解决方法；算法中的端点效应问题产生的原因及改进的办法；用Matlab进行仿真分析。 经过上一阶段的学习，已经基本对前三个方面的内容有了一定程度的掌握。简要介绍EMD方法的分解过程： ①确定信号的所有的局部极值点， 然后用三次样条线将所有的局部极大值点连接起来形成上包络线 。 ②再用三次样条线将所有的局 部极小值点连接起来形成下包络线 ， 上下包络线应该包络所有的数据点。 ③上下包络线的平均值记为，求出 - = (1) 理想地，如果是一个IMF,那么就是的第1个IMF分量。 ④如果不满足IMF的条件，把作为原始数据，重复步骤① ～③，得到上下包络线的平均值,再判断=-是否满足IMF的条件,如果不满足，则重循环 k次，得到-=，使得满足IMF的条件。记=，则为信号的第1个满足条件的分量。 ⑤将从中分离出来，得到 =- (2) 将作为原始数据重复步骤① ～ ④,得到的第2个满足IMF条件的分量，重复循环 n次，得到信号的 n个满足IMF条件的分量。这样就有 (3) 当成为一个单调函数不能再从中提取满足IMF条件的分量时，循环结束。这样由式(2)和式(3)得到 =+ 式中，称为残余函数，代表信号的平均趋势。 如图 1所示为整个“ 筛分” 过程的流程 。 分解过程中多次应用了3次样条插值，使得信号两端点附近出现大的失真，严重时可能使后续分解失去继续研究的意义，即所谓的“ 端点效应” ， 所以在进行EMD分解后还要进行必要的端点效应抑制处理。针对EMD端点问题，国内提出了很多方法，镜像延拓法、基于神经网络的延拓法、基于多项式拟合的延拓法、基于波形匹配的自适应端点延拓方法、对信号端点极值进行合理预测的方法、端点优化对称延拓方法等，但对于最终采用哪种方法尚在研究之中。 模态混叠是指因中断而引起的IMF成分包含不同时间尺度的情况，大大影响了HHT方法在模态参数识别、损伤检测和故障诊断等领域的应用前景。为了解决模态混叠问题，国内外研究者提出很多解决方法，中断测试法和伪信号法，但因这两种方法在实际应用中存在局限性，不予考虑。本文采用由Zhaohua Wu和Huang提出的一种新的EEMD方法，解决模态混叠问题。 对于Matlab仿真分析正在研究中。 毕业设计实施方案 本文的设计思想为根据毕业设计任务书的要求查阅相关资料，学习所要求的内容。现已掌握EMD分解方法的步骤。在清楚EMD分解过程的基础上，发现影响EMD分解精度的因素，及其造成的影响，对采样频率的选取、模态混叠现象、端点效应问题的解决进行研究，选择合适的改进方法，从而提高分解精度。最后研究基于EMD的时频分析在实际中的应用。 毕业设计查阅的主要文献资料如下： 1. 陈进．机械设备故障诊断与现代信号处理技术． 2. 丁康.陈健林.平稳和非平稳振动信号的若干处理方法及发展． 3. 杨福生.小波变换的工程分析与应用．北京：科学出版社，1999:50-57 4. 程军圣，于德介．基于EMD的信号瞬时特征的小波分析方法． 5. 善文，秦树人．Hilbert/Huang变换的滤波特性及其应用． 6. 拥军，王伟．EMD方法及Hilbert变换中边界问题的处理． 7. 张贤达．现代信号处理． 8. 黄长蓉.Hilbert变换及其应用. 9. 邓拥军，王伟．EMD方法及Hilbert变换中边界问题的处理． 10. National Instruments Corporation．Huang N E．The Empirical Mode Decomposition and the Hilbert Spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis．Farge. M. Wav