Morlet小波變換理論與應(yīng)用研究及軟件實(shí)現(xiàn).pdf

1、小波分析作為時(shí)頻分析方法中一種新的信號(hào)處理技術(shù)，近年來(lái)取得了飛速的發(fā)展并在各種實(shí)際工程領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。本文以非正交的Morlet小波作為母小波，深入研究了其時(shí)頻域分析的特性以及在模態(tài)參數(shù)識(shí)別中的應(yīng)用，并在理論算法研究的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了N－DTAS軟件。全文主要包括以下內(nèi)容： (1)研究了Morlet小波變換的時(shí)頻域分析的特性。分析了小波變換中伸縮因子和平移因子的改變對(duì)其時(shí)域和頻域分辨率的影響關(guān)系；從Parseval定理和卷

2、積定理的角度推導(dǎo)了非正交小波變換系數(shù)的快速、簡(jiǎn)單、實(shí)用的算法； (2)針對(duì)具有輸入輸出數(shù)據(jù)的模態(tài)參數(shù)識(shí)別，研究了基于自由響應(yīng)數(shù)據(jù)的Morlet小波識(shí)別技術(shù)。由小波變換系數(shù)模的幅值和相位擬合計(jì)算出系統(tǒng)的模態(tài)頻率和阻尼比；對(duì)于振型的識(shí)別提出了基于最小二乘法的識(shí)別技術(shù)；從識(shí)別密集模態(tài)的角度研究了基于改進(jìn)的Morlet小波的模態(tài)參數(shù)識(shí)別技術(shù)，并推導(dǎo)了小波中心頻率和小波因子的關(guān)系；三自由度仿真算例和GARTEUR飛機(jī)模型的識(shí)別驗(yàn)證了基于

3、改進(jìn)Morlet小波對(duì)密集模態(tài)的識(shí)別是十分有效的； (3)研究了將非正交的Morlet小波用于僅有輸出數(shù)據(jù)的模態(tài)參數(shù)識(shí)別技術(shù)。提出了將相關(guān)函數(shù)而非隨機(jī)減量函數(shù)作為系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)函數(shù)，采用Morlet小波進(jìn)行模態(tài)參數(shù)識(shí)別的方法；相比傳統(tǒng)的將隨機(jī)減量函數(shù)作為系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)函數(shù)，該法具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：采用頻域中相關(guān)函數(shù)的無(wú)偏估計(jì)算法，計(jì)算速度快，程序運(yùn)行效率高，同時(shí)由于在頻域中采用了分段平均的方法，有效提升了相關(guān)函數(shù)矩陣（即自由響應(yīng)數(shù)

4、據(jù)矩陣）的信噪比，提高了模態(tài)參數(shù)（特別是阻尼比）的識(shí)別精度；二層樓的仿真算例及潮白河橋?qū)崪y(cè)響應(yīng)數(shù)據(jù)的識(shí)別結(jié)果驗(yàn)證了該法的可行性； (4)在LabVIEW平臺(tái)下開(kāi)發(fā)了數(shù)據(jù)采集與信號(hào)分析軟件——N－DTAS，該軟件不僅具有傳統(tǒng)基于FFT的分析功能，同時(shí)也開(kāi)發(fā)了Morlet小波的模態(tài)參數(shù)識(shí)別功能。從程序代碼的編寫(xiě)到安裝軟件的制作，研究了LabVIEW平臺(tái)下的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)技術(shù)，主要包括：GPIB接口的儀器驅(qū)動(dòng)技術(shù)、多線(xiàn)程技術(shù)、DLL調(diào)用技