山东大学学报(工学版) ›› 2015, Vol. 45 ›› Issue (3): 58-64.doi: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2014.335
卢丹1,2, 周以齐1,2
LU Dan1,2, ZHOU Yiqi1,2
摘要: 针对某型液压挖掘机座椅振动加速度信号,应用集总经验模式分解(ensemble empirical mode decomposition, EEMD)方法进行处理,提出以能量贡献率与相关性分析相结合的方法,实现本征模态函数(intrinsic mode function, IMF)中冗余项和伪信号的剔除;并应用连续小波变换(continuous wavelet transform, CWT)对各有效IMF分量进行时频分析,实现振源特征提取和定位。试验分析表明:影响驾乘舒适性的分量主要来源于发动机的发火激励和2阶转动激励,同时缸内气体压力循环作用产生的发动机切向、径向激励力也是一个重要的来源。该方法可有效地实现座椅振源信号的分解、筛选及定位,对于研究挖掘机振动舒适性具有一定的应用价值。
中图分类号:
[1] 唐传茵, 张天侠, 李华, 等. 汽车振动舒适性评价研究[J]. 振动与冲击, 2008, 27(9):158-161. TANG Chuanyin, ZHANG Tianxia, LI Hua, et al. Evaluation of ride comfort of a vehicle[J]. Journal of Vibration and Shock, 2008, 27(9):158-161. [2] 白士红, 张春林, 李晓雷. 履带装甲车辆振动对驾乘人员乘坐舒适性影响的模糊评价[J]. 机械设计与制造, 2004(2):8-10. BAI Shihong, ZHANG Chunlin, LI Xiaolei. Fuzzy evaluation of the tank crew discomfort in the vibration of the armored tracklayer[J]. Machinery Design & Manufacture, 2004(2):8-10. [3] 支开印, 周军, 李连刚, 等. 装载机座椅振动舒适性分析与评价方法[J]. 工程机械, 2010, 41(8):13-17. ZHI Kaiyin, ZHOU Jun, LI Liangang, et al. Method to analysis and evaluate vibration comfort for loaders seats[J]. Construction Machinery and Equipment, 2010, 41(8):13-17. [4] 刘军, 孔德刚, 刘立意, 等. 拖拉机座椅振动对驾驶员腰部疲劳影响研究——以积分肌电值和主观感受评价值为指标[J]. 农机化研究, 2011(1):53-56. LIU Jun, KONG Degang, LIU Liyi, et al. The study on the effect of tractor seat vibration to driver iumbar fatigue—taking iEMG and subjective feeling' value as the target[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2011(1):53-56. [5] 王光南. 汽车座椅振动舒适性评价[J]. 机械工程师, 2005(11):62-64. WANG Guangnan. The vibration comfortable evaluation of a vehicle seat[J]. Mechanical Engineer, 2005(11):62-64. [6] 周卫东, 贾磊. 小波变换和独立分量分析去除脑电信号中的噪声和干扰[J]. 山东大学学报:医学版, 2003, 41(2):116-119. ZHOU Weidong, JIA Lei. Removal of noise and ECG artifact from EEG based on wavelet transform and independent component analysis[J]. Journal of Shandong University:Health Science, 2003, 41(2):116-119. [7] 乔保栋, 陈果, 曲秀秀. 基于小波变换和盲源分离的滚动轴承耦合故障诊断方法[J]. 机械科学与技术, 2012, 31(1):53-58. QIAO Baodong, CHEN Guo, QU Xiuxiu. A rolling bearing coupling fault diagnosis method based on wavelet transform and blind source separation[J]. Mechanical Science and Technology, 2012, 31(1):53-58. [8] 王元生, 任舒心, 杨永锋, 等. 基于盲源分离与小波降噪的旋转机械故障分析[J]. 机械科学与技术, 2012, 22(5):726-727. WANG Yuansheng, REN Shuxin, YANG Yongfeng, et al. Analysis of rotating machine fault diagnosis based on blind source separation and wavelet de-noising[J]. Mechanical Science and Technology, 2012, 22(5):726-727. [9] 毋文峰, 陈小虎, 苏勋家. 基于经验模式分解的单通道机械信号盲分离[J]. 机械工程学报, 2011, 47(4):12-16. WU Wenfeng, CHEN Xiaohu, SU Xunjia. Blind source separation of single-channel mechanical signal based on empirical mode decomposition[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2011, 47(4):12-16. [10] 何正嘉, 訾艳阳, 张西宁. 现代信号处理及工程应用[M]. 西安:西安交通大学出版社, 2007. [11] 谷小红, 侯迪波, 周泽魁. 声发射与EMD相结合的埋地水管泄漏定位检测[J]. 浙江大学学报:工学版, 2006, 40(7):1105-1108. GU Xiaohong, HOU Dibo, ZHOU Zekui. Measurement of leak location in buried iron water pipe with acoustic emission and EMD[J]. Journal of Zhejiang University:Engineering Science, 2006, 40(7):1105-1108. [12] BURRUS C S, GOPINATH R A, GUO H, et al. Introduction to wavelets and wavelet transforms: a primer[M]. New Jersey: Prentice Hall, 1998. [13] HUANG N E, SHEN Z, LONG S R, et al. The empirical mode decomposition and the Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis[J]. Proceedings of the Royal Society of London. Series A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 1998, 454(1971):903-995. [14] 王丽, 周以齐, 于刚, 等. 基于EEMD和ICA方法的驾驶室内噪声源时频分析[J]. 山东大学学报:工学版, 2014, 44(2):80-88. WANG Li, ZHOU Yiqi, YU Gang, et al. Time-frequency analysis of cabin noise based on ensemble empirical mode decomposition and independent component analysis[J]. Journal of Shandong University: Engineering Science, 2014, 44(2):80-88. [15] WU Zhaohua, HUANG N E. Ensemble empirical mode decomposition: a noise-assisted data analysis method[J]. Advances in Adaptive Data Analysis, Theory and Applications, 2009, 1(1):1-41. [16] WU Zhaohua, HUANG N E. A study of the characteristics of white noise using the empirical mode decomposition method[J]. Proceedings of the Royal Society of London. Series A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 2004, 460(2046):1597-1611. [17] SWEENEY K T, MCLOONE S F, WARD T E. The use of ensemble empirical mode decomposition with canonical correlation analysis as a novel artifact removal technique[J]. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 2013, 60(1):97-105. [18] 朱宁辉, 白晓民, 董伟杰. 基于EEMD的谐波检测方法[J]. 中国电机工程学报, 2013, 33(7):92-98. ZHU Ninghui, BAI Xiaomin, DONG Weijie. Harmonic detection method based on EEMD[J]. Proceedings of the CSEE, 2013, 33(7):92-98. [19] 张杰, 张周锁, 朱冠汶, 等. 多元消减约束独立分量分析及其在振源贡献量计算中的应用[J]. 机械工程学报, 2014, 50(5):57-64,73. ZHANG Jie, ZHANG Zhousuo, ZHU Guanwen, et al. Multi-unit deflation constraint independent component analysis and its application to source contribution estimation[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2014, 50(5):57-64,73. [20] 中国机械工业联合会. GB/T 8419—2007 土方机械 司机座椅振动的试验室评价[S]. 北京:中国标准出版社, 2008. [21] 肖立波, 任建亭, 杨海峰. 振动信号预处理方法研究及其MATLAB实现[J]. 计算机仿真, 2010, 27(8):330-333,337. XIAO Libo, REN Jianting, YANG Haifeng. Study on vibration signal pre-processing method based on MATLAB[J]. Computer Simulation, 2010, 27(8):330-333,337. [22] 张向东, 高捷, 闫维明. 环境振动对人体健康的影响[J]. 环境与健康杂志, 2008, 25(1):74-76. ZHANG Xiangdong, GAO Jie, YAN Weiming. Effects of environmental vibration on human health[J]. Journal of Environment and Health, 2008, 25(1):74-76. [23] 庞剑, 谌刚, 何华. 汽车噪声与振动:理论与应用[M]. 北京:北京理工大学出版社, 2006. |
[1] | 王国新,陈凤东,刘国栋. 基于彩色伪随机编码结构光特征提取方法[J]. 山东大学学报(工学版), 2018, 48(5): 55-60. |
[2] | 叶子云,杨金锋. 一种基于加权图模型的手指静脉识别方法[J]. 山东大学学报(工学版), 2018, 48(3): 103-109. |
[3] | 张振月,李斐,江铭炎. 基于低秩表示投影的无监督人脸特征提取[J]. 山东大学学报(工学版), 2018, 48(1): 15-20. |
[4] | 于青民,李晓磊,翟勇. 基于改进EMD和数据分箱的轴承内圈故障特征提取方法[J]. 山东大学学报(工学版), 2017, 47(3): 89-95. |
[5] | 郭超,杨燕,江永全,宋祎. 基于多视图分类集成的高铁工况识别[J]. 山东大学学报(工学版), 2017, 47(1): 7-14. |
[6] | 钟智彦,文志强, 张潇云,叶德刚. 基于半色调图像的邻域相似性描述子方法[J]. 山东大学学报(工学版), 2016, 46(3): 58-64. |
[7] | 于海晶1,2, 李桂菊1*. 基于差分盒维数的彩色烟雾图像识别[J]. 山东大学学报(工学版), 2014, 44(1): 35-40. |
[8] | 李慧1,2,胡云1,3,李存华1. 基于粗糙集理论的瓦斯灾害信息特征提取技术[J]. 山东大学学报(工学版), 2012, 42(5): 91-95. |
[9] | 曹红根1,袁宝华1,朱辉生2. 结合对比度信息与LBP的分块人脸识别[J]. 山东大学学报(工学版), 2012, 42(4): 29-34. |
[10] | 张思懿1,2,王士同1*. 核化空间深度间距的特征提取方法[J]. 山东大学学报(工学版), 2012, 42(3): 45-51. |
[11] | 王江宁, 纪力强. 昆虫图像特征研究[J]. 山东大学学报(工学版), 2011, 41(2): 51-57. |
[12] | 张训华1,业宁2,王厚立3. 基于Harris角点的木材CT图像配准[J]. 山东大学学报(工学版), 2010, 40(5): 101-104. |
[13] | 董乃鹏 赵合计 SCHOMMER Christoph. 作者写作特征提取引擎[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(5): 27-31. |
[14] | 孙殿柱,朱昌志,李延瑞 . 散乱点云边界特征快速提取算法[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(1): 84-86. |
[15] | 张丽梅1,2 ,乔立山1,2 ,陈松灿1 . 基于张量模式的特征提取及分类器设计综述[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(1): 6-14. |
|