[发明专利]一种基于Sigmoid函数的阶跃信号断点检测方法

说明书

本发明提供一种基于Sigmoid函数的阶跃信号断点检测方法，包括：读取需要进行阶跃信号断点检测的待检测信号；对于任意第j个滑动窗口，得到第j个滑动窗口对应的拟合曲线；基于第j个滑动窗口检测出的拟合曲线，进行断点位置检测；保留检测到的断点位置；对检测到的断点进行层次聚类运算，得到最终检测到的断点。本发明使用变形Sigmoid函数拟合信号，函数中的待定参数使用带冲量的梯度下降算法进行寻优，然后使用滑动窗口算法分段拟合阶跃信号，最后对所获取样本点进行层次聚类，最终获取了准确的阶跃信号断点位置，减少了人工工作量，提高了断点位置检测的效率。

技术领域

本发明属于阶跃信号断点检测技术领域，具体涉及一种基于Sigmoid函数的阶跃信号断点检测方法。

背景技术

对于连续多段的阶跃信号，如需要调整电机转速的相关试验中，不同时间段需要不同的稳定转速数据，每次调整转速则在图像上表征为数据的阶跃。获取其每段阶跃数据的端点是必须的。传统的获取多段式阶跃信号端点位置方法一般为人为的主观分辨识别，效率较为低下。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于Sigmoid函数的阶跃信号断点检测方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种基于Sigmoid函数的阶跃信号断点检测方法，包括以下步骤：

步骤1，读取需要进行阶跃信号断点检测的待检测信号；其中，所述待检测信号包括多个离散的检测点，每个检测点为时间t和物理量检测值y的数据对；所述待检测信号为各个检测点按时间排序的序列；

步骤2，确定滑动窗口的滑动步长L和滑动窗口的窗口宽度D；其中，窗口宽度D通过以下方式确定：

给定窗口宽度最小值d_min和窗口宽度最大值d_max，使d_minDd_max；

步骤3，令j＝1；

步骤4，在检测点时间序列中，首先定位出第j个滑动窗口；

步骤5，第j个滑动窗口内，包括m个检测点，其中，第1个检测点的物理量检测值y为y_j1，第m个检测点的物理量检测值y为y_jend；任意检测点表示为第i个检测点，i＝1,2,...,m，其检测点的物理量检测值表示为y_i；

步骤6，给定自变量c₁ c₂ c₃的初始值如下：

c₁＝y_jend-y_j1，c₂＝1.0，c₃＝min(y_j1，y_jend)

步骤7，令迭代次数n＝1；

步骤8，根据下式，计算第j个滑动窗口内检测点拟合的均方根误差RMS：

其中：

h_i(c₁,c₂,c₃)表示第i个检测点的变形Sigmoid函数值；

t_i表示第i个检测点对应的时间；

t₀表示第j个滑动窗口对应的时间的中点值；

步骤9，判断是否达到以下迭代终止条件：