[发明专利]一种基于滑动窗口的幅频时变工艺信号分割方法

说明书

本发明公开了一种基于滑动窗口的幅频时变工艺信号分割方法：(1)对需要分析的幅频时变工艺信号设置一个滑动窗口；(2)求取滑动窗口内各工艺信号点的均值，根据均值动态设置工艺曲线下分割阈值点，从而得到下分割线；(3)根据下分割线确定工艺曲线各下分割点，并依据下分割点进行工艺曲线的分割；(4)利用分割曲线中的工艺信号，求取分割曲线相似度，进行分割有效性判断。本发明针对幅频时变工艺曲线，对其进行工艺周期分割，且能适应工艺参数的改变，具有较强的自适应性、稳定性与鲁棒性。

技术领域

本发明涉及工艺信号分割技术领域，特别涉及一种基于滑动窗口的幅频时变工艺信号分割方法。

背景技术

在故障诊断与设备状态监控领域中，都依赖于对工艺曲线特征值的提取，而特征值提取的一种方式就是对工艺曲线进行分割，再针对分割曲线进行特征提取。因此，工艺曲线分割算法是设备故障诊断与运行状态监测的基础。

目前，设备运行工艺曲线分割算法的研究很多，其一般方法是：首先按照信号的极值点、单调性或信号的实际意义定义信号周期内的功能段划分，然后利用信号分割点之间的时间关系、信号分割点的极值特性，用时域分析、倒谱分析、小波变换等方法，对信号分割点进行提取，从而实现信号分割的目的。

然而，在实际生产加工中，工艺参数是实时变化的，导致设备运行工艺曲线是一个变工艺参数曲线，工艺曲线的幅值和频率会随着工艺参数的改变而改变，现有信号分割方法无法适应周期、极值发生改变的工艺信号，往往会出现错误。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种基于滑动窗口的幅频时变工艺信号分割方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)设置一个滑动窗口，并根据幅频时变工艺曲线的工艺周期确定该滑动窗口的窗口大小及滑动步长；

2)利用步骤1)设置的滑动窗口遍历幅频时变工艺曲线并求取滑动均值，滑动均值为滑动窗口内对应各信号点的平均值，根据滑动均值设置幅频时变工艺曲线的下分割阈值点，利用下分割阈值点设置可以对幅频时变工艺曲线进行连续分割的下分割线；

3)根据位于下分割线以下的幅频时变工艺曲线信号最小值点确定幅频时变工艺曲线的下分割点，依据幅频时变工艺曲线的下分割点对幅频时变工艺曲线进行信号的工艺周期分割。

优选的，所述步骤1)中，滑动窗口的大小为所述工艺周期的1.5～3倍，滑动窗口的滑动步长为1～5。

优选的，所述步骤2)中，下分割阈值点在采样时间维度的位置为滑动窗口中心，下分割阈值点在信号值维度的位置等于滑动均值与Δ_t的差值，Δ_t为幅频时变工艺曲线峰峰值与系数β_t的乘积。

优选的，所述β_t的取值范围为0.1～0.3。

优选的，所述步骤2)中，将所有下分割阈值点相连即得到下分割线。

优选的，所述步骤3)中，下分割点的确定具体包括以下步骤：对幅频时变工艺曲线中位于下分割线以下的曲线区段进行提取，通过遍历确定每段曲线区段上对应的信号最小值点。

优选的，所述下分割点的确定还包括以下步骤：将相邻信号最小值点的采样间隔距离与设定的最小距离阈值比较，若相邻信号最小值点的距离大于所述阈值，则保留信号最小值点，反之，则舍弃其中采样时间靠后的信号最小值点，由保留的所有信号最小值点作为下分割点，其中最小距离阈值为2～10。

优选的，所述工艺信号分割方法还包括以下步骤：对步骤3)中分割出的工艺周期信号，求取对应分割曲线的相似度，根据该相似度筛选出有效的工艺周期信号。