[发明专利]基于模态分解识别信号源灵敏度的计算方法

说明书

技术领域

本发明属于内燃机相关参数计算技术，具体涉及一种对柴油机供油参数合理选择以及振动噪声控制的计算方法。

背景技术

虽然大部分振动噪声是由内燃机自身结构的特性而产生，但由于着火方式差异，柴油机比汽油机燃烧噪声要大。随着柴油机的广泛应用，研究制造者除了在兼顾柴油机排放和燃油经济性的同时，尽量采取各种方法和技术来降低燃烧噪声，并取得了较好的成果。例如对喷油系统进行优化设计，或通过调节供油过程中的相关参数，来改善燃烧过程及降低噪声和排放。

通过振动信号来衡量供油参数对振动噪声的研究已经取得了较大进展，主要以时域或频域的形式对振动信号进行分析。时域分析主要是对采集到的振动信号进行最大值、均方根值、波形指标、峰值指标等参数的计算，判定柴油机的振动信号特征。但时域信号局限于对振动噪声进行整体评价，无法衡量信号中主要频率成分与各激励源的变化情况。频域分析是将柴油机振动信号分解成它的各频率段分量，根据功率谱的形状特征，将不同系统参数条件下信号特征进行对比，判定柴油机的振动状况，但如果不同供油参数条件下的振动信号产生相似功率谱，则很难对其进行判断。

随着计算机与数字信号处理技术的不断发展，经验模态分解(EMD)与小波包技术在内燃机振动信号分析领域得到了广泛应用，能够更好的获取振动信号中所包含的信号特征。振动信号经EMD处理后可以得到一系列IMF(本征模态函数)分量，这些IMF分量大部分与柴油机各振动源密切相关，而另外一些分量则属于无用的信号信息。以柴油机供油压力为例来探讨供油参数变化对振动信号及相关振动源的影响，以及供油压力变化对信号能量特征的影响规律，从而实现柴油机供油参数的合理选择，有助于柴油机振动噪声的控制与评价。

发明内容

本发明的目的是，提供一种基于模态分解识别信号源灵敏度的计算方法，它具有较高的应用价值与适应性强的特征。

实现本发明目的的技术方案，包括如下步骤：

(1)设正常供油参数下振动信号为x_nor(t)，供油参数调整后的振动信号为x(t)，计算振动信号x(t)与其IMF分量y_n(n＝1,2,...,N)之间的相关系数u_n；

(2)计算振动信号x(t)的IMF分量y_n(n＝1,2,...,N)与正常供油参数下振动信号x_nor(t)之间的相关系数β_n；

(3)依据计算的相关系数u_n与β_n，计算供油参数变化所产生的相关系数差值，定义为：η_n＝μ_n-β_n,n＝1,2,...,N；

(4)依据方程：λn=ηn-min(η)max(η)-min(η),η={ηn},n=1,2,...,N,]]>对相关系数差值η_n进行标准化处理，定义并计算振动信号x(t)的IMF分量的灵敏度因子λ_n；

(5)依据灵敏度因子选择灵敏IMF分量；

(6)对振动信号的灵敏IMF分量进行小波时频分析，从而确定该分量所对应的柴油机振动源。