【正文】 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(論文)答辯結(jié)果 院 系(專業(yè)) 畢業(yè)設(shè)計(論文)答辯組對學(xué)生 所完成的課題為 的畢業(yè)設(shè)計(論文)經(jīng)過答辯,其意見為 并確定成績?yōu)? 畢業(yè)設(shè)計(論文)答辯組負責(zé)人 答辯組成員 年 月 日摘 要摘 要. Huang及其合作者在經(jīng)典希爾伯特變化的基礎(chǔ)上首次提出了一種適合于處理非平穩(wěn)信號的新的時頻分析方法——HilbertHuang變換(簡稱HHT)，該方法的創(chuàng)新是經(jīng)驗?zāi)Ｊ椒纸?Empirical Mode Deposition，EMD)的引入。通過這種方法任何復(fù)雜信號都可以分解為有限的且具有一定物理意義的幾個模態(tài)函數(shù)(IMF)分量，再對各分量進行Hilbert變換以得到各自的瞬時頻率和振幅，最終把信號表示為時頻平面上的能量分布，稱為Hilbert譜。它可以對信號做出精確的局部時頻分辨，可以更準確有效地把握原數(shù)據(jù)的特征信息，且自適應(yīng)性、完備性和正交性的特點。短短幾年來，它己被成功應(yīng)用于地震勘探、故障診斷、生物醫(yī)學(xué)、海洋等諸多領(lǐng)域。，將HHT應(yīng)用于儀器艙振動信號的處理分析，驗證了HHT在實際信號中的應(yīng)用,對HHT在實際中的應(yīng)用進行了探索。通過對原始信號的HHT變換，提出了一種基于HHT的振動信號聚類特征信息提取方法，即根據(jù)所得到EMD分解及HHT變換后所得的參數(shù)對儀器艙振動信號進行相似性的聚類分析。并通過實驗對比驗證了這一方法的有效性，這對于HHT在實際領(lǐng)域的應(yīng)用擴展有重大意義。 關(guān) 鍵 詞：希爾伯特黃變換；EMD分解；希爾伯特譜；聚類分析IXABSTRACTABSTRACTIn 1998, mernber of the National Academy of Engineering in American,and his col1aborators first developed a novelty tirne—frequency analysis method,Hilbert—Huang transform(HHT),which is suitable for nonlinear and nonstationary signals,on the foundation of classic Hilbert main imiovation einbodied in this method is the introduction of the empirical mode deposition(EMD).By this way any plicated data set can be deposed into a finite and samll number of intrinsic mode functions(IMF) which is provided with distinct physical senses．Then with Hilbert transform,the intrinsic mode futions yield instantaneous frequencies and instantaneous amplitudes .And the final presentation of the results is an energy distribution on the timefrequency domain,named as the Hilbert can give precise description of the embedded structures and the local characteristic of the signal in the joint time—fequency domain,and possess higher precise time—frequency resolution, more accurately and effectively grasp the characteristics of the original data, and by this way the signal process the characteristic such as adaptiveness pleteness, recent years，it has been applied in a variety of problems,such as earthquake research，machinery fault diagnosis，biomedicine engineering ocean science.This article bases on the former work done by ,apply the HHT to process the singal of the vibration of the equipment cabin,validation of the HHT in the application of the actual signal,explore the application of the HHT in transform the original signal by HHT,we give a new way based on HHT to get characteristic information for clustering vibration signal,which is to cluster and analysis to the similarity of the vibration signal by the parameters of the vibration signal after EMD deposition and HHT transformation. The effectiveness of this method is verified by experiments and paring, which is significant to expanse the application of HHT in practical field. KEY WORDS: HilbertHuang Transform。 Empirical Mode Deposition(EMD)。Hilbert Spectrum。Clustering analysis目 錄緒論目 錄1 緒論 1 論文的選題背景 1 論文的研究意義 2 本文的研究方法和目的 22 儀器艙振動信號的HHT分析 4 HHT分析法 4 經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解（EMD）原理與算法 4 希爾伯特變換 7 希爾伯特譜 9 HHT法的優(yōu)越性 12 HHT法的仿真與驗證 13 儀器艙振動信號的HHT分析實例 16 小結(jié) 193 聚類分析 21 聚類分析的基本概念 21 Kmeans算法 23 Kmeans算法的缺陷及改進 24 Kmeans算法實例 25 小結(jié) 274 儀器艙振動信號的聚類分析 29 儀器艙頻域振動信號聚類分析 29 儀器艙時域振動信號聚類分析 34 小結(jié) 375 界面程序的集成和使用 38 算法集成過程 38 安裝過程 39 程序使用說明 416 結(jié)論與展望 44 結(jié)論 44 展望 45參考文獻 46附錄 47致謝 555 界面程序的集成和使用1 緒論 論文的選題背景信號分析是對信號基本性質(zhì)的研究和表征，是揭示信號結(jié)構(gòu)特征及其獲取、傳遞和處理信息的有效手段。世界上任何事物的運動、變化都會伴隨著信號的產(chǎn)生，如我們熟悉的機械振動信號，語音信號，心電信號，水波信號，地震信號等等。這些信號通常表現(xiàn)為時間或空間的函數(shù)，這就是時間波形，稱之為時域信號。然而，如果我們想要深入地理解信號，那么研究信號的不同表示將具有重要的意義。為了得到最適合給定信號的研究方法，根據(jù)信號的時變特征，通常把信號分為平穩(wěn)的和非平穩(wěn)的。 1807年,，提出了傅立葉信號分析理論，發(fā)明了傅立葉變換方法，搭建了從時域分析到頻域分析的橋梁，使在時間域內(nèi)難以觀測到的信號特征，可以在頻域內(nèi)十分清楚地顯示出來。傅立葉分析理論雖然在信號分析理論的發(fā)展的過程中起了重要作用，但傅立葉變換是典型的線性變換并且是一種穩(wěn)態(tài)變換，因此，傅立葉分析適合分析頻率不隨時間變化的線性、平穩(wěn)信號，以及對信號做全局分析；不適合頻率隨時間變化的非線性、非平穩(wěn)信號，以及對信號作局部分析，不巧的是，在很多領(lǐng)域，我們所采集的信號幾乎都是非穩(wěn)態(tài)、非線性的時變頻率信號。解決這個矛盾，不同的學(xué)者進行不同的探索，提出了像短時傅立葉變換、WingerVille分布和小波分布等卓有成效的信號分析方法，使信號分析理論前進了一大步。但這不表明上述矛盾完全解決，因為幾乎所有的時頻分析方法都以傅立葉變換為最終理論依據(jù)，采用積分的分析方法，以至于時頻分析方法的基函數(shù)是比較固定的，缺乏自適應(yīng)性，在表示信號時都容易出現(xiàn)多余信號，這些時頻分析方法不能精確描述頻率隨時間的變化。1988年，由美國宇航局的美籍華人Norden E Huang等人提出的稱之為希爾伯特黃變換的信號處理方法，被認為是近年來以傅里葉變換為基礎(chǔ)的線性和穩(wěn)態(tài)譜分析的一個重大突破。該方法從本質(zhì)上將是對一個信號進行平穩(wěn)化處理，即將時間信號經(jīng)過經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解（Empiricial Mode Deposition，簡稱EMD），得到不同特征尺度的數(shù)據(jù)序列（每個序列稱為一個固有模態(tài)函數(shù)，Intrinsic Mode Function,簡稱IMF）。希爾伯特黃變換公開提出的時間還很短，因此研究工作還不多。目前為止，主要建立了希爾伯特黃變換的基本框架：分析了HHT的基本依據(jù)，引入了固有模態(tài)（IMF）的概念，提出了經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解（EMD）和連續(xù)均值篩法（SMS），定義了Hilbert譜和邊際譜概念，討論了HHT的完備性和正交性問題；比較了HHT和小波變換及其他信號分析方法的區(qū)別；采用邊界處理的特征波法；研究了HHT在非線性系統(tǒng)分析、水波分析、風(fēng)速分析等中的應(yīng)用，針對EMD過程中出現(xiàn)的模態(tài)混疊問題，給出了基于周期尺度的解決措施