[发明专利]一种基于Yule-Walker法的冲床噪声功率谱估计改进方法

摘要

一种基于Yule-Walker法的冲床噪声功率谱估计改进方法，步骤如下：初始化功率谱检测设备；将冲床冲裁控制信号作为开始采样触发信号；将冲床收回液压锤控制信号作为结束采样触发信号；对采集得到的噪声样本加窗处理；用迭代方法计算平均自相关函数近似值存储平均自相关函数近似值结果；重复以上步骤直到迭代计数器i=S；利用自相关函数估值求解Yule-Walker方程得到干扰白噪声的方差和p阶AR模型参数；计算冲裁噪声的功率谱估计值P_xx(ω)。

主权项

1.一种基于Yule-Walker法的冲床噪声功率谱估计改进方法，具体步骤如下： (1)初始化功率谱检测设备；设定传感器采样频率、自相关函数变量最大值、离散傅里叶变换参数、窗函数形状、窗函数长度、迭代次数计数器i初始值、总迭代次数S、AR模型阶数p； (2)将冲床冲裁控制信号作为开始采样触发信号；等待触发信号，触发传感器开始采集冲裁噪声样本序列； (3)将冲床收回液压锤控制信号作为结束采样触发信号；等待触发信号，触发传感器结束采集冲裁噪声x(t)的样本； (4)对采集得到的噪声样本加窗处理；默认选择长度为N的矩形窗，也可选择改变窗的长度和形状；比较有效的窗还有汉明窗和布莱克曼窗；加窗的具体做法是对步骤(3)中得到的噪声样本进行截取或补零，样本长度大于N则截取长度为N的样本序列，样本长度小于N则在样本序列末尾补零；然后将样本序列与窗函数序列做点乘，得到一次冲裁噪声样本(5)用迭代方法计算平均自相关函数近似值更新公式如下：其中，m=-N+1,-N+2,...,N-1，i表示当前迭代计数器次数，表示第i次冲裁噪声的自相关函数近似值，表示第i次冲裁噪声的采样值；(6)存储平均自相关函数近似值结果，迭代计数器加1，i=i+1； (7)重复步骤(2)到(6)直到迭代计数器i=S； (8)利用自相关函数估值求解Yule-Walker方程得到干扰白噪声的方差和p阶AR模型参数，Yule-Walker方程如下： 求解Yule-Walker方程的具体步骤如下： (i)计算一阶模型AR(1)的参数a₁₁和对应方差解如下方程：解为： (ii)设定迭代计数器k=2，用迭代法计算p阶模型AR(p)的参数{a_p,1,a_p,2,...,a_p,p}和对应的方差迭代更新公式如下：a_k,j=a_k-1,j+a_k,ka_k-1,k-1,j=1,2,...,k-1 (iii)迭代计数器k加1，k=k+1，重复步骤(ii)，直到k=p； (9)计算冲裁噪声的功率谱估计值P_xx(ω)，公式如下： 其中，ω表示频率。