[发明专利]一种基于离散余弦变换的振荡检测方法

说明书

本发明涉及故障诊断等自动化技术领域，尤其涉及一种基于离散余弦变换的振荡检测方法。本发明通过改进离散余弦变换，对信号对应的iDCT信号进行周期假设检验和幅度假设检验，并选择合适的时间窗，从而自动检测信号中是否存在振荡，振荡存在哪一个数据段，振荡周期和振荡幅度是多少。本发明有益于帮助操作人员发现信号中存在的振荡，进而指导他们如何对振荡进行补偿，避免异常状况产生。

技术领域

本发明涉及故障诊断等自动化技术领域，尤其涉及一种基于离散余弦变换的振荡检测方法。

背景技术

故障诊断技术是保证工业生产装备安全，稳定运行的重要技术之一。故障诊断技术通过对装备运行状态的监测及其相应数据的分析处理，实现对装备运行故障的预测和诊断，判断装备是否处于异常状态。随着装备复杂程度的增加，对装备运行的监测往往存在监测点多、监测点的采样频率高和数据收集时间长等特点，使得装备的故障诊断系统需要处理的数据量呈现爆炸性增长。因此，通过从装备运行的特征大数据中挖掘出故障信息，实现运行故障的自动，快速诊断，是近年来故障诊断领域的主要研究方向。

发明内容

本发明为了自动检测信号中存在的振荡，提出了一种基于离散余弦变换的振荡检测方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于离散余弦变换的振荡检测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S1，将原始信号预处理，使得信号的均值为0，然后对预处理后的信号应用离散余弦变换；

步骤S2，设定一个高阈值，将变换后的信号进行压缩，并计算压缩信号对应的DCT信号；

步骤S3，对DCT信号应用离散余弦逆变换，得到对应的iDCT信号，计算iDCT信号的过零点，然后计算相邻两个过零点的时间间隔，再对该时间间隔进行假设检验，当假设检验不通过时，就说明信号中不存在振荡，检测终止；当假设检验通过时，就说明信号中存在振荡，此时步骤继续往下进行；

步骤S4，设定一个低阈值，将步骤S1中变换后的信号进行压缩，并计算压缩信号对应的DCT信号；

步骤S5，对步骤S4中得到的DCT信号应用离散余弦逆变换，得到iDCT信号，并构造统计量对得到的iDCT信号进行假设检验，当假设检验不通过时，就说明信号中不存在振荡，检测终止；当假设检验通过时，就说明信号中存在振荡，此时步骤继续往下进行；

步骤S6，计算iDCT信号的主振荡周期；

步骤S7，利用主振荡周期计算振荡幅度序列，并构造统计量对振荡幅度序列进行假设检验，当假设检验不通过时，就说明信号中不存在振荡，检测终止；当假设检验通过时，就说明信号中存在振荡，此时步骤继续往下进行；

步骤S8，计算主振荡拟合度，当它大于一个给定的阈值，就说明存在振荡，当它小于等于阈值，就说明不存在振荡；

步骤S9，对于一个给定的信号，应用步骤S1到S8中的振荡检测方法，检测信号中是否存在振荡。

其中，优选方案如下：

进一步的，步骤S1中，原始信号预处理方法为计算信号的均值，然后将信号的取值减去信号的均值，从而使得信号的均值为0。

进一步的，步骤S2中，设定一个高阈值，将变换后的信号进行压缩，当信号的取值大于高阈值，信号的取值不变，当信号的取值低于高阈值，信号的取值为0，然后计算压缩信号对应的DCT信号。

进一步的，步骤S2和步骤S4中，计算压缩信号对应的DCT信号的方法为，对于一个信号，让他的相邻两个过零点之间的信号的取值不变，其余位置的信号的取值为0，得到的信号为该信号对应的一个DCT信号。