[发明专利]基于模式识别提高内燃机表面振动信号信噪比的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号处理新方法，具体涉及一种基于模式识别滤除内燃机表面振动激励响应信号中往复惯性力激励振动响应信号的方法。

背景技术

内燃机表面振动信号是多种激励共同作用的结果，缸压激励的振动响应信号包含丰富的与缸内燃烧过程相关的信息，且振动传感器价格便宜、安装方便。因此，内燃机表面振动信号对内燃机工作过程及故障诊断等具有重要的意义。围绕着内燃机表面振动信号的分析和应用，国内外学者采用各种信号分析技术，做了大量的研究工作。Anyu Chen采用短时傅里叶变换技术，可对内燃机表面振动信号中包含的燃烧激励、活塞撞击激励响应信号进行识别。Chiavola基于在一台双缸柴油机上所测振动信号的频域分析，设计了滤波器并提取出了650-1100Hz的机体振动信号成分。郑旭利用M-EMD集总平均经验模态分解方法对内燃机振动信号进行分解，实现了对燃烧激励响应信号和气门撞击激励响应信号的分离。Katarzyna Bizon研究了基于径向基函数（RBF）神经网络，利用内燃机机体表面振动信号预测气缸压力以及与气缸压力相关的参数。

但是，上述研究对工作都以信号分析和处理技术为基础，内燃机表面振动信号中高频激励可以通过常规的信号处理手段可以去除，但是往复惯性力激励和缸压激励振动响应信号在时域及频域均出现重叠，难以实现在滤除干扰信号的同时保持有用信号的完整性。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了基于模式识别提高内燃机表面振动信号信噪比的方法，本发明提出在曲柄转角域研究内燃机往复惯性力的变化规律，依据缸压激励和往复惯性力激励响应信号的耦合特点，利用模式识别的方法去除往复惯性力激励响应信号，实现缸压激励响应信号的提取，从而提高内燃机表面振动信号信噪比。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

基于模式识别提高内燃机表面振动信号信噪比的方法，包括以下步骤：

步骤一：依据内燃机往复惯性力的特点，建立往复惯性力激励响应信号模型；

步骤二：辨识步骤一中的相关的模型参数；

步骤三：预测往复惯性力激励响应信号；

步骤四：去除往复惯性力激励响应信号。

所述步骤一内燃机往复惯性力二阶表达式为：

P_j＝-mrω²(cosα+λcos2α)。

往复惯性力表达式求导得到：

∂Pj∂α=mrω2(sinα+2λsin2α)=A1n2sinα+A2n2sin2α.]]>

假设往复惯性力激励响应信号与往复惯性力导数之间只存在相位和幅值上的变化，因此得到假设的往复惯性力激励响应信号表达式：