[发明专利]一种基于EMD理论与HHT变换的水轮机运转状态判定方法

权利要求书

1.一种基于EMD理论与HHT变换的水轮机运转状态判定方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、利用压力传感器采集压力脉动信号；

步骤2、对压力脉动信号进行降采样处理；

步骤3、利用小波变换对降采样处理后的压力脉动信号进行去噪，获得压力脉动重构信号；

步骤4、向压力脉动重构信号中加入已知频率的高频正弦信号，利用镜像延拓法确定压力脉动重构信号的新边界；

步骤5、利用EMD分解法对压力脉动重构信号进行分解，得到各个IMF分量；

步骤6、对EMD分解得到的各个IMF分量进行逐一Hilbert变换，得到压力脉动重构信号的瞬时能量谱；

步骤7、根据瞬时能量谱进行水轮机运转状态的判定。

2.根据权利要求1所述的判定方法，其特征在于：所述利用小波变换对降采样处理后的压力脉动信号进行去噪具体为：采用软阈值去噪方法对降采样处理后的压力脉动信号进行去噪，软阈值函数表达式为：η(ω)＝ωI,|ω|＞t(3)

其中，ω为含噪信号小波变化后的小波系数，I表示阈值。

3.根据权利要求1所述的判定方法，其特征在于：所述利用镜像延拓法确定压力脉动重构信号的新边界具体为：先求出压力脉动重构信号的极值点，对其所有的极值点进行对称延拓，将延拓后得到的端点处极值点与端点处的数值进行比较，进而确定压力脉动重构信号的新边界。

4.根据权利要求1所述的判定方法，其特征在于：所述利用EMD分解法对压力脉动重构信号进行分解，得到各个IMF分量具体为：

设压力脉动重构信号为x(t)；

(1)找出x(t)上所有的局部极值点，将极大值点和极小值点用平滑曲线分别连接起来，得到x(t)的上包络线f_max(t)和下包络线f_min(t)，记为f_max(t)与f_min(t)，并且二者的平均值记为m(t)；

(2)设h₁(t)为x(t)与m(t)的差，即：

h₁(t)＝x(t)-m(t)(4)

理想情况下，h₁(t)为一个独立的IMF，但是由于进行分析的信号是非平稳的压力脉动重构信号，在h₁(t)中一定存在着非对称波，因此，此时将h₁(t)当作一个新的x(t)，进行上述步骤(2)的操作，直到h₁(t)为一个标准的IMF分量，记为：

c₁(t)＝h₁(t) (5)

(3)此时，将分解出的第一个IMF分量h₁(t)从压力脉动重构信号中除去，记剩余信号为x₁(t)，即：

x₁(t)＝x(t)-h₁(t)(6)

(4)将x₁(t)当作新的信号重复上述步骤(1)-步骤(3)，经分解，依次可以得到：

x2(t)=x1(t)-c2(t)x3(t)=x2(t)-c3(t)...xn(t)=xn-1(t)-cn(t)---(7)]]>

根据限制连续的2个分量h_k-1(t)和h_k(t)处理之间的标准差D来判断是否满足筛选过程的停止准则；

D=Σt=0T|hk-1(t)-hk(t)|2hk2(t)---(8)]]>

式中，T代表时间的尺度；根据Huang理论D值取0.2～0.3之间；

x_n(t)为压力脉动重构信号剩余分量的残差，记为r_n(t)，利用EMD分解，将压力脉动重构信号x(t)分解成了n个IMF，即：

x(t)=Σi=1nci(t)+rn(t)---(9).]]>