基于 Hilbert-Huang 变换的切削颤振识别.pdf

振　动　与　冲　击 第３３卷第２２期 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩＢＲＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＳＨＯＣＫ Ｖｏｌ．３３ Ｎｏ．２２ ２０１４　  基于ＨｉｌｂｅｒｔＨｕａｎｇ变换的切削颤振识别 １，２ １ １ 贾广飞 ，吴　波 ，胡友民 （１．华中科技大学 数字制造装备与技术国家重点实验室，武汉　４３００７４；２．河北科技大学 机械工程学院，石家庄　０５００１８） 　　摘　要：针对切削颤振信号的非线性、非平稳特征，提出基于ＨｉｌｂｅｒｔＨｕａｎｇ变换的切削颤振识别方法。通过对颤 振信号进行经验模态分解（ＥＭＤ）获得一系列本征模函数，筛选出对颤振敏感的本征模函数进行带通滤波，对滤波后本征 模函数作Ｈｉｌｂｅｒｔ变换，绘制Ｈｉｌｂｅｒｔ谱；提取Ｈｉｌｂｅｒｔ谱幅值标准差进行颤振定量识别。用仿真及实测振动信号验证该方 法的有效性，并用小波包分解方法进行对比。 关键词：ＨｉｌｂｅｒｔＨｕａｎｇ变换；切削颤振；经验模态分解 （ＥＭＤ） 中图分类号：ＴＮ９１１．７　　　文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．１３４６５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｖｓ．２０１４．２２．０３４ Ｃｕｔｔｉｎｇ ｃｈａｔｔｅｒ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＨｉｌｂｅｒｔＨｕａｎｇ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ １，２ １ １ ＪＩＡ Ｇｕａｎｇｆｅｉ ，ＷＵＢｏ ，ＨＵＹｏｕｍｉｎ （１．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆＤｉｇｉｔａｌ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００１８，Ｃｈｉｎａ） 　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ａｎｄ ｎｏｎｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｃｕｔｔｉｎｇ ｃｈａｔｔｅｒ ｓｉｇｎａｌｓ，ａ ｃｈａｔｔｅｒ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＨｉｌｂｅｒｔＨｕａｎｇ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｉｎ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ，ａ ｃｈａｔｔｅｒ ｓｉｇｎａｌ ｗａｓ ｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄ ｉｎｔｏ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｍｏｄｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ （ＩＭＦｓ）ｂｙ ｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｍｏｄｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ （ＥＭＤ），ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ＩＭＦ ｗｉｔｈ ｒｉｃｈ ｃｈａｔｔｅｒ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｗａｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｎｄｆｉｌｔｅｒｅｄ ｂｙ ａｂａｎｄｐａｓｓｆｉｌｔｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ Ｈｉｌｂｅｒｔ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｏｆｔｈｅ ｆｉｌｔｅｒｅｄ ＩＭＦｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ Ｈｉｌｂｅｒｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｃｕｔｔｉｎｇ ｃｈａｔｔｅｒ ｗａｓ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙ ｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄ ｂｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅ Ｈｉｌｂｅｒｔ ｓｐｅｃｔｒｕｍ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｖａｌｉｄａｔｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ａｃｔｕａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｉｇｎ