1、基于小波分析校正網(wǎng)絡(luò)的直流電機控制研究V摘 要由于直流電機有優(yōu)良的調(diào)速性能，在市場中占據(jù)著很大的份額，在實際應(yīng)用中有著交流電機無法替代的作用。為了研究直流電機調(diào)速精度和轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性，提高控制系統(tǒng)的智能化程度和糾錯能力，運用小波分析技術(shù),提取電流電壓和轉(zhuǎn)速的小波系數(shù)中所包含的豐富的時頻信息，判別電流電壓和速度的異常突變；通過構(gòu)建歸一化能量特征向量提取故障特征，并與事先建立的故障辭典做對比,判別錯誤原因，再通過調(diào)整晶閘管輸出的PWM波的占空比，修正轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)自動糾錯功能，使其轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在要求范圍內(nèi)。按照此思路設(shè)計制作了直流電機控制器。該系統(tǒng)硬件部分包括核心芯片80CKC196、電流檢測電路電壓檢測電路

2、速度檢測電路PWM調(diào)節(jié)電路驅(qū)動電路六個主要部分。在軟件方面，主要由初始化模塊速度檢測模塊電壓檢測模塊電流檢測模塊脈寬調(diào)制模塊故障處理模塊和小波計算模塊七個主要組成部分。對該控制器整體調(diào)試，進(jìn)行了開環(huán)和閉環(huán)運行實驗；并在起制動性能方面，輸入電壓信號突變時轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性方面，線性階躍負(fù)載情況下轉(zhuǎn)速變化方面，抗干擾方面和普通PID控制器進(jìn)行了對比實驗，顯示調(diào)速精度和轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性優(yōu)于常規(guī)PID調(diào)速器。說明該控制系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)態(tài)性能與控制性能，較高的精度和可靠性。該研究工作對提高直流電機調(diào)速精度和判別異常信號突變進(jìn)行了一定的理論探討，并提供了切實可行的方法。關(guān)鍵詞:直流電機,小波分析,調(diào)速精度,轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性

3、ABSTRACTAs good speed performance,DC motor occupied the large market share. In practice, the application of DC motor is irreplaceable in comparison with AC motor.In order to ensure accuracy and speed motor speed stability, and improve the control system of intelligence and error correction capacity,

4、the theory of wavelet analysis is used to accurately,timely detect the abnormal changes of the Dc motor speed and the electrical signal of the control system,and to diagnosis fault for self-correction and improving intelligence of the control system and error correction capacity.this theory can help

5、 us to extract the time - frequency informations of the wavelet coefficients of current,voltage and rotating speed,and to construct energy normalized vector for judging the faults,then the PWM is adjusted to correct speed,and ensure control accuracy and speed stability motor.According to this method

6、,we designed and made this DC motor controller.This hardware system includes chip,80CKC196, PWM adujustment, detection module of current and voltage, detection circuit of rotating speed and driving circuit. In software design, this system includes the functional module of the initialization, Voltage

7、 detection, curren detection,speed detection,mistakes judgment.All of them have been discussed in detail.The debugging shows this control system is in order,and the closed-loop and open-loop experiments prove this result. Tests were made contrast with ordinary controller in these fields, the perform

8、ance of starting and braking, the stability of rotating speed under input signal mutation,the speed changes while load changes. anti-jamming ablity. Experiments and tests show that this controlling system had better stability and instantaneity bearing higher accuracy and reliability .The results of

9、experiment show that the control strategy proposed by this article is correct and feasible. Control system has high reliability as well as excellent control effects. This dissertation offers some theory reference and practical methods for the applications of DC motor controlling and signal processin

10、g detection.KEY WORDS: DC motor, Wave analysis, Accuracy of adjusting speed, Stability of rotating speed目 錄摘 要IABSTRACTIII第一章 緒論11.1 本課題研究的理論和現(xiàn)實意義11.2 直流電機控制技術(shù)的國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢31.3 調(diào)速控制設(shè)計方法及發(fā)展趨勢41.4 直流電機控制的內(nèi)容61.5 本課題具體的實施方案8第二章 基于小波分析校正網(wǎng)絡(luò)的直流電機控制理論基礎(chǔ)112.1 常規(guī)的PID控制理論112.2 小波分析校正網(wǎng)絡(luò)的直流電機控制理論基礎(chǔ)142.2.1 小波分析理論14

11、2.2.2 小波分析技術(shù)在直流電機調(diào)速控制的應(yīng)用18第三章 基于小波分析校正網(wǎng)絡(luò)的直流電機控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成293.1 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)303.2 主要電路模塊介紹313.2.1 80C196KC功能簡介313.2.2 速度檢測323.2.3 電流檢測模塊343.2.4 電壓檢測電路373.2.5 可控硅PWM調(diào)節(jié)系統(tǒng)373.2.6 驅(qū)動電路393.2.7 反饋調(diào)節(jié)保護(hù)電路413.3 硬件的低功耗設(shè)計42第四章 基于小波分析校正網(wǎng)路的直流電機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計454.1 編程環(huán)境介紹454.2 系統(tǒng)軟件模塊總體結(jié)構(gòu)454.2.1 電流檢測模塊464.2.2 速度檢測模塊484.2.3 小波變換模塊48

12、4.2.4 故障檢測處理模塊494.2.5 PWM模塊設(shè)計514.3 軟件的低功耗設(shè)計51第五章 調(diào)試以及實驗運行結(jié)果及分析555.1 系統(tǒng)調(diào)試555.2 系統(tǒng)實驗56第六章結(jié)論63參考文獻(xiàn)65致 謝67攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果69獨 創(chuàng) 性 聲 明71第一章 緒論第一章 緒論本章主要闡述了該課題研究的理論和現(xiàn)實意義，總結(jié)了電機控制功能開發(fā)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，論述了電機控制設(shè)計方法的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，概括了直流電機的控制內(nèi)容，說明了本課題具體的實施方案共五個方面的內(nèi)容。1.1 本課題研究的理論和現(xiàn)實意義電動機在機械制造冶金工業(yè)石油工業(yè)化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由于直流電動機具有優(yōu)良的調(diào)速特性

13、，它調(diào)速平滑，方便，范圍廣，啟動轉(zhuǎn)距大節(jié)能穩(wěn)速精度高，過載能力強，能承受變化的沖擊負(fù)載，可實現(xiàn)頻繁的無級快速起動，制動和反轉(zhuǎn)等特點，能滿足生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)各種不同的特殊運行要求，是交流電機無法取代的。直流電機的市場占有率一直處于領(lǐng)先地位，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床輕工機械塑料機械造紙機械食品包裝機械等方面。電子技術(shù)和控制理論的創(chuàng)新使得電機調(diào)速技術(shù)得到很快的發(fā)展。新的電子器件，高性能的數(shù)字集成電路以及先進(jìn)的控制理論的應(yīng)用，使得控制部件功能日益完善，所需的控制元件愈來愈少，控制器件的體積也日益減小，可靠性提高而成本降低。從而使得直流電機的應(yīng)用不再局限于傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域，而在商業(yè)、交通業(yè)等領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用

14、。由于工業(yè)自動化的顯著提高，對直流電動機自動控制系統(tǒng)有更高要求，特別在高精尖領(lǐng)域，調(diào)速的精度和穩(wěn)定性已成為評價性能的首選指標(biāo)。隨著生產(chǎn)效率提高，越來越多的生產(chǎn)機械要求能實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與相應(yīng)的自動化控制，對電力傳動裝置的轉(zhuǎn)速精度和穩(wěn)定性能將會要求越來越高。但是調(diào)速器畢竟是有許多元件構(gòu)成，元件難免會出現(xiàn)故障，或者個別性能達(dá)不到要求；而且外部條件和環(huán)境變化也會影響輸出和轉(zhuǎn)速。常規(guī)PID控制因為不知道什么時候出現(xiàn)故障，無法真正有效糾正。可見，許多直流電機雖然功能增多，可缺乏對異常突變信號的檢測和校正，導(dǎo)致控制器對反饋調(diào)節(jié)和自動糾錯能力的智能化程度不高，速度控制的精度不夠，尤其在高速運行場合對信號反饋控制

15、檢測靈敏度不夠，轉(zhuǎn)速精度和穩(wěn)定性不能得到完全保證。那么如何判斷確定時刻或者確定短時間內(nèi)出現(xiàn)故障，并對轉(zhuǎn)速自行修正和調(diào)節(jié)??？這就涉及信號的檢測處理理論。為此我們有必要總結(jié)信號處理理論的發(fā)展和現(xiàn)狀。數(shù)字信號處理的數(shù)學(xué)方法有時域、頻域和時頻域三個方面。在時域中對信號進(jìn)行處理分析或利用數(shù)理統(tǒng)計的方法來獲得信號中的某些特征信息；數(shù)字信號處理方法就是利用離散傅里葉(Fourier)變換(DFT)將離散的時間信號序列轉(zhuǎn)換到頻域中去，常稱為頻譜分析。它已成為信號處理的基本、成熟的分析方法之一。其最主要優(yōu)點是它在頻域的定位是完全準(zhǔn)確的，用它可分析信號能量在各個頻域成分中的分布情況。許多在時域內(nèi)很難分析和看清的問

16、題，在頻域內(nèi)其變化過程則很清楚。但是，傅立葉變換反映的是整個信號全部時間內(nèi)的整體頻域特征，而不能提供任何局部時間段上的頻率信息。由此產(chǎn)生了如下的缺陷：其一，只適用于分析平穩(wěn)信號，對非平穩(wěn)信號無能為力。其二，必須使用信號在時域中的全部信息，甚至將來信息，才能得到一個時域信號的頻域特征。其三，傅里葉變換對信號的奇異性不敏感。即如果一個信號只在某一時刻的一個小的鄰域內(nèi)發(fā)生了變化，信號的整個頻譜都要受到影響，而從頻譜的變化無法確定發(fā)生變化的時間位置和發(fā)生變化的劇烈程度。其四，由于測得的信號往往既包含高頻信息，又包含低頻信息，這就要求對于高頻信息，時間間隔應(yīng)相對變小，以給出精確的高頻信息；對于低頻信息，

17、時間間隔應(yīng)相對變寬，以給出一個周期內(nèi)的完整信息。1，2時頻分析即將信號轉(zhuǎn)換到時間頻率二維平面上，處理后的信號不僅具有頻率信息，且有時間信息。時頻分析方法主要分為短時傅里葉變換(STFT)Wigner-Ville分布(WVD)和小波變換。短時傅里葉變換，也稱為加窗傅里葉變換是D.Gabor于1946年提出。但是其窗函數(shù)的大小和形狀與時間和頻率無關(guān)而保持固定不變，而我們期望在對高頻信號分析時采用小時間窗，對于低頻信號則采用大時間窗進(jìn)行分析，這種變時間窗的要求同加窗傅立葉變換的固定時窗的特性相矛盾，故使其應(yīng)用受到限制；同時傅立葉變換是對時間t的積分，去掉了非平穩(wěn)信號中的時變信息。這說明加窗傅立葉變換

18、也只適用于確定性的平穩(wěn)信號。Wigner-Ville分布是E.Wigner于1932年提出，又由J.Ville于1948年引入信號分析的，它是信號在時域和頻域上（時間頻率平面上）的能量分布，具有對準(zhǔn)平穩(wěn)及非平穩(wěn)信號的分析能力，對于調(diào)頻、調(diào)幅信號以及隨機噪聲在時頻平面上有直觀的表示。Wigner-Ville分布也有其局限性:(1)必須采用解析信號進(jìn)行分析，沒有有效的算法，運算量龐大，運算速度慢。(2)分析中含有多種頻率成分的信號時存在嚴(yán)重的交叉干涉現(xiàn)象。3，4在信號測試與數(shù)字圖像中，一些突變信號而往往是所要研究重點，如故障診斷中沖擊信號測試、圖像處理中的邊緣檢測等。因此人們迫切希望能找到一種知道

19、信號在任意時刻或任意一短段時間內(nèi)頻譜分布情況的方法。小波變換是一種時間-尺度分析法，而尺度與頻率相對應(yīng)，因此它也是一種時頻分析法。所以小波變換具有以下特點：（1）在高頻范圍內(nèi)時間分辨率高；在低頻范圍內(nèi)頻率分辨率高。既適合于分析平穩(wěn)信號，也適合于分析非平穩(wěn)信號。（2）利用離散小波變換可以將信號分解到各個尺度（頻帶）上。（3）有快速算法Mallat算法。小波變換是現(xiàn)代信號分析與工程實踐應(yīng)用結(jié)合的產(chǎn)物，為非平穩(wěn)信號處理提供了比較理想的數(shù)學(xué)工具。它不僅繼承了加窗傅立葉變換的局部化的思想，而且克服了窗口大小不隨頻率變化、缺乏離散正交基的缺點，成為分析信號的數(shù)學(xué)顯微鏡。但是，運用小波理論在電機控制系統(tǒng)中如

20、何判別異常突變信號和引起的原因，并進(jìn)行自行修正，具體的方法和技巧需要不斷探討和完善。所以研究此課題不僅能佐證小波理論，豐富小波技術(shù)，而且能夠探討提高電機控制精度和穩(wěn)定性的方法。及時檢測信號異常突變，診斷故障，自動糾正，提高控制的智能化程度，同時研究結(jié)果會對其他控制領(lǐng)域，乃至信號檢測領(lǐng)域的研究起到借鑒作用，有較高的理論和實際價值。1.2 直流電機控制技術(shù)的國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢直流電機調(diào)速技術(shù)發(fā)展很快，涌現(xiàn)出了功能強大的控制器。其功能開發(fā)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢總結(jié)如下：1智能化這是指以控制理論為指導(dǎo)，吸收人工智能模糊數(shù)學(xué)運籌學(xué)心理學(xué)生理學(xué)混沌力學(xué)等涌現(xiàn)出的新思想，模擬人工智能，使所設(shè)計的機器具有邏輯思維推

21、理判斷和自主決策的能力，實現(xiàn)很高的控制性能。52網(wǎng)絡(luò)化由于網(wǎng)絡(luò)的普及和便捷，為遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視提供了基礎(chǔ)。利用網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，指揮遠(yuǎn)程終端的電機控制器，是電機控制發(fā)展的一個方向。3一體化就是將電機控制反饋驅(qū)動通信的功能集于一身。把驅(qū)動和通信集成于一體的電機叫智能化電機。一體化的思想會使智能化電機從設(shè)計制造到運行維護(hù)必須有機結(jié)合在一起。另外還有綠色化發(fā)熱抑制靜音化從故障診斷到預(yù)測性預(yù)防等等。1.3 調(diào)速控制設(shè)計方法及發(fā)展趨勢隨著數(shù)字信號處理理論自適應(yīng)理論集成電路理論等的發(fā)展，帶動了調(diào)速控制設(shè)計方法的不斷豐富。1數(shù)字化全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)雖然剛問世不久，但發(fā)展迅速。從80年代中后期起，美國、英國、德國、

22、日本、法國等國家的一些大電氣公司相繼推出了各自的全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)。如法國TE公司推出的RTV-84系列全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)已成為當(dāng)今世界上先進(jìn)的直流調(diào)速系統(tǒng)之一。還有GE公司的DC系列、TE公司的RECTIVER系列、ABB公司的DCS系列、SIEMENS公司的6RA (6RM)系列、AVTRON公司的ADD- 32系列、CT公司的MENTOR、英國歐陸SSD數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)等。如今，隨著高速微處理器和DSP(數(shù)字信號處理器) 的出現(xiàn)，微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和微處理器技術(shù)的發(fā)展，使得直流電動機控制系統(tǒng)的運行速度、處理能力和基本性能有了很大的提高。數(shù)字控制技術(shù)使得原來許多功能靠硬件實現(xiàn)的，現(xiàn)在變?yōu)?/p>

23、都有軟件來完成，這樣，減少了硬件電路，提高了可靠性和性能；同時減小了尺寸，提高了效率。數(shù)字控制技術(shù)不僅使系統(tǒng)獲得高精度、高可靠性，還為新的控制理論（如矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制、參量自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等）的應(yīng)用提供了研究基礎(chǔ)。特別是適用于實時控制的工業(yè)單片機和高速數(shù)字信號處理器(DSP)在調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用，這大大簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的性能。因此在今后的相當(dāng)長時間內(nèi)發(fā)展基于微處理器的全數(shù)字式調(diào)速系統(tǒng)將一直是研究的重點。這使DSP技術(shù)有很好的應(yīng)用和快速發(fā)展。由于DSP可對輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行高速處理（其運算速度比單片機快一個數(shù)量級），特別是DSP器件還提供了高度專業(yè)化的指令集，提高了

24、數(shù)字濾波器的運算速度，這樣使得它在控制器的規(guī)則實施、矢量控制和矩陣變換方面具有很多優(yōu)勢。若要直流電機完成一些較復(fù)雜的控制功能，如速度電流雙閉環(huán)調(diào)速、轉(zhuǎn)子電流正弦波驅(qū)動，則必須要用運動控制專用微處理器。另外，采用DSP的專用集成塊的另一優(yōu)點就是：可以降低系統(tǒng)對傳感器等外圍器件的要求，通過復(fù)雜的算法可以達(dá)到同樣的控制性能。這樣，降低了成本，提高了可靠性。今天 ，DSP己經(jīng)成為通信、計算機、網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)控制以及家用電器等電子產(chǎn)品中不可或缺的基礎(chǔ)器件。因為DSP具有較強的計算能力和較好的實時性，使得算法復(fù)雜的現(xiàn)代控制理論能夠在實際中得到很好的應(yīng)用，特別是實時性要求很高的系統(tǒng)，也可以通過DSP實現(xiàn)復(fù)雜的智

25、能控制算法。DSP的應(yīng)用越來越多，例如機器人，機械手等工業(yè)自動化系統(tǒng)；火炮位置伺服等軍用設(shè)備；洗衣機，空調(diào)等家用電器設(shè)備；復(fù)印機，硬盤驅(qū)動器等辦公自動化設(shè)備；電動自行車等交通工具都用到了 DSP 控制器電力傳動方案。美國德州儀器TI公司專門為電機的數(shù)字化控制設(shè)計16位定點DSP控制器 TMS320F24xx DSP ，其信號具有高速處理能力，且集適用于電機控制的優(yōu)化的外圍電路于一體，可以為高性能傳動控制提供可靠而高效的信號處理與控制硬件。2集成化專用集成電路控制器發(fā)展很快。對于專用集成電路(ASIC-Application Specific Integrated Circuit)，現(xiàn)在幾乎所有

26、先進(jìn)工業(yè)國家的半導(dǎo)體廠商，都能提供自己開發(fā)的電機控制專用集成電路。但使用靈活性較差，受到的限制過多。但集成化的發(fā)展趨勢不可改變，將很多功能，很多電路集成，使成本降低，體積變小，功耗變低。例如TI公司的TMS320C2000系列電機控制芯片性能就非常優(yōu)越，它將電機控制所需的外圍功能電路集成在一個DSP芯片內(nèi)，具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、易于使用、可靠性高的特點，運算速度可達(dá)20-40MINPS，指令周期僅為幾十納秒，與普通的MCU相比，運算及處理能力增強10-50倍，確保了系統(tǒng)具有更優(yōu)越的控制性能。3微機控制直流電動機控制系統(tǒng)正由傳統(tǒng)的模擬控制轉(zhuǎn)向以數(shù)字技術(shù)為核心的微處理器控制。其優(yōu)點如下：對一臺電動

27、機單獨控制，或硬件電路不能勝任的工作可以采用微機控制。硬件電路不能勝任的功能采用軟件簡單實現(xiàn)，在線改變控制系數(shù)，進(jìn)行電動機矢量控制的復(fù)雜運算。采用微機控制后，整個調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)全數(shù)字化，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，操作維護(hù)方便，電機穩(wěn)態(tài)運行時轉(zhuǎn)速精度可達(dá)到較高水平。由于微機具有較佳的性能價格比，所以微機在工業(yè)過程及設(shè)備控制中得到日益廣泛的應(yīng)用。另外，基于單片機的直流電機調(diào)速系統(tǒng)以其造價低，性能靈活而得到較多應(yīng)用。例如，上海大學(xué)研究的基于PIC16F877直流電機調(diào)速系統(tǒng)，電機控制芯片采用了L298芯片，使用光電編碼器作為檢測傳感器，通過PWM的輸出信號實現(xiàn)對直流電機的調(diào)速，實現(xiàn)的性能就比較優(yōu)良。4脈沖寬

28、度調(diào)制(Pulse Width Modulate)技術(shù)由于脈沖寬度調(diào)制功耗低、效率高得到了越來越多的青睞。PWM調(diào)速裝置利用大功率晶體管的開關(guān)特性來調(diào)制固定電壓的直流電源，按一個固定的頻率來接通和斷開，并根據(jù)需要改變一個周期內(nèi)“接通”和“斷開”時間的長短，通過改變直流伺服電動機電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小，從而控制電動機的轉(zhuǎn)速。該方法使用靈活方便精度高。5總線技術(shù) 總線化使得各種電動機的控制系統(tǒng)有可能運用相同的硬件結(jié)構(gòu)。現(xiàn)代電機控制技術(shù)在硬件結(jié)構(gòu)上有朝總線化發(fā)展的趨勢。1.4 直流電機控制的內(nèi)容直流電機控制主要由轉(zhuǎn)向起動制動和調(diào)速幾個方面。一直流電動機的起動起動的要求首先是起動轉(zhuǎn)

29、矩要足夠大，另外是起動電流不要太大。電動機在起動時，通過以上兩個要素來衡量起動性能的好壞。在起動并勵他勵復(fù)勵直流電動機時，合開關(guān)前，電樞回路外串電阻置于最大值位置，從而起到限制起動電流的目的，勵磁繞組外串電阻置于最小值，起到提高起動轉(zhuǎn)矩的目的。但是串勵直流電動機不能直接空載起動。6 6二直流電動機的制動在生產(chǎn)中經(jīng)常需要采取一些措施使電動機盡快停轉(zhuǎn)，或者限制勢能性負(fù)載在某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，這就是電動機的制動。它包括能耗制動反接制動 倒拉反轉(zhuǎn)制動 回饋制動 。三直流電機的換向直流電機的換向也是控制的一項重要內(nèi)容。換向元件中合成電動勢為零，其中電流隨時間按直線規(guī)律變化稱為直線換向。從電磁理論的角度看

30、，直線換向時電機不會產(chǎn)生火花。換向元件中由于有電抗電動勢的存在，實際換向不是直線換向，而是延遲換向。當(dāng)電抗電動勢大到一定值時，電機電刷下就會出現(xiàn)火花。直流電機定子上裝換向極可以起到改善換向的作用。換向極要裝在定子上兩個主磁極之間。換向極繞組里流過的電流就是電樞電流，為此應(yīng)把換向極繞組串聯(lián)在電樞回路里。對換向極的極性有一定的要求，對發(fā)電機來說，順著電樞旋轉(zhuǎn)的方向看，換向極的極性應(yīng)和主磁極的極性一致。如果把換向極的極性弄錯，不僅不能起到改善換向的作用，反而會使換向元件更加延遲換向，產(chǎn)生更大的火花。換向極產(chǎn)生的磁動勢過強，會使換向變?yōu)槌皳Q向，也有可能產(chǎn)生火花。7,8 7,8四直流電動機的調(diào)速電動機

31、帶動一定的負(fù)載運行時其轉(zhuǎn)速由工作點決定。 如果調(diào)節(jié)其參數(shù)，則可以改變工作點,即可以改變其轉(zhuǎn)速。由電動機機械特性方程可知,他勵直流電動機有3種調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的原則：一是改變電樞電壓U；二是改變勵磁電流 If,即改變磁通；三是電樞回路串入調(diào)節(jié)電阻R。例如他勵直流電動機調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的途徑具體如下：1降低電樞電壓調(diào)速：當(dāng)磁通不變,電樞回路不串電阻,改變電樞電壓U時,電動機機械特性的改變,而斜率不變，此時機械特性為一簇平行于固有特性的曲線。直流電動機的機械特性與負(fù)載機械特性將會交于不同的工作點上，可使電動機的轉(zhuǎn)速隨之變化。9,10 9,10改變電樞電壓U調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法具有較好的調(diào)速性能。由于調(diào)電壓后，機械特性的“

32、硬度”不變，因此有較好的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性，調(diào)速范圍較大，同時便于控制，可以做到無級平滑調(diào)速，損耗較小。當(dāng)調(diào)速性能要求較高時，往往采用這種方法。此外，應(yīng)用這種方法時，電樞回路需要一個專門的可調(diào)壓電源，過去使用直流發(fā)電機直流電動機系統(tǒng)實現(xiàn)，由于電力電子技術(shù)的發(fā)展，目前一般均采用可控硅調(diào)壓設(shè)備來實現(xiàn)直流電動機控制系統(tǒng)。2弱磁調(diào)速：調(diào)速過程中保持U=Un，電樞回路不串電阻，改變勵磁電流If即改變磁通。為使電機不致于過飽和,因此磁通只能由額定值減小。由于減小，機械特性的升高，斜率增大，如果負(fù)載不是很大，則可使轉(zhuǎn)速升高，減小越多，轉(zhuǎn)速升得越高，不同可得到不同的機械特性曲線。這種調(diào)速方法的特點是：由于勵磁回路的電

33、流很小，只有額定電流的1%-3%，不僅能量損失很小，且可以連續(xù)調(diào)節(jié)，便于控制。其限制是轉(zhuǎn)速只能由額定磁通時對應(yīng)的轉(zhuǎn)速往上調(diào)，而電動機最高轉(zhuǎn)速要受到電機本身的機械強度及換向的限制。3電樞回路串電阻調(diào)速 ：調(diào)速過程中保持U=Un,磁通,當(dāng)他勵直流電動機電樞回路串入調(diào)節(jié)電阻Rp后，其電樞回路的總電阻為Ra+Rp，電動機機械特性的不變，斜率增大。串聯(lián)不同的Rp可得到不同斜率的機械特性，電樞回路串聯(lián)電阻越大，機械特性的斜率越大，因此，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定，即RI=常數(shù)時，增大電阻Rp可以降低電動機的轉(zhuǎn)速。直流電動機上述3種調(diào)速方法中，改變電樞電壓和電樞回路串電阻調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，而弱磁調(diào)速屬于恒功率調(diào)速。直

34、流調(diào)速控制作為電氣傳動的主流在現(xiàn)代化生產(chǎn)中起著主要作用。目前電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的基本方法主要采用電阻轉(zhuǎn)換的方法，二極管轉(zhuǎn)換的方法，增設(shè)電流晶體管的方法，使用運算放大器的驅(qū)動電路的方法。1.5 本課題具體的實施方案本課題以直流電機調(diào)速器為研究對象，采用文獻(xiàn)綜述分析電路實驗等方法，研究了將小波分析技術(shù)用于直流電機控制中，設(shè)計了帶自動校正網(wǎng)絡(luò)的直流電機調(diào)速系統(tǒng)。利用小波分析技術(shù)，判別控制器故障和電機轉(zhuǎn)速異常，針對性地校正，提高調(diào)速精度和轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性，并突出轉(zhuǎn)速精度高，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，保護(hù)動作靈敏，高可靠性顯著特點，同時兼有模塊化、小體積、高性價比等優(yōu)點。第一章緒論，主要總結(jié)直流電機調(diào)速控制器功能開發(fā)和設(shè)計方法的

35、發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，直流電機控制的內(nèi)容和該研究的意義。第二章基于小波分析校正網(wǎng)絡(luò)的直流電機控制理論基礎(chǔ)，主要闡述了常規(guī)的PID控制理論，小波分析理論以及小波分析技術(shù)在直流電機控制中的運用方法，還有該電機控制中故障辭典的建立。第三章基于小波分析校正網(wǎng)絡(luò)的直流電機控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成，主要介紹該系統(tǒng)的硬件組成模塊及各自的功能。第四章基于小波分析校正網(wǎng)絡(luò)的直流電機控制系統(tǒng)軟件構(gòu)成，主要介紹該軟件系統(tǒng)組成模塊的流程及各自的功能。第五章調(diào)試以及實驗運行結(jié)果及分析，主要講述了調(diào)試方法，實驗方法和結(jié)果。 第六章結(jié)論，說明了全文的工作，并對實驗結(jié)果進(jìn)行了分析。 69第二章 基于小波第二章 基于小波分析校正網(wǎng)絡(luò)的直流電

36、機控制理論基礎(chǔ)第二章 基于小波分析校正網(wǎng)絡(luò)的直流電機控制理論基礎(chǔ)為了和基于小波分析基礎(chǔ)上的控制理論作對比，本章首先主要總結(jié)了常規(guī)的PID控制理論，然后闡述了本研究所依據(jù)的小波分析理論，以及小波分析技術(shù)在直流電機控制中的運用的具體方法，還有該電機控制中故障辭典的建立。2.1 常規(guī)的PID控制理論通常一個控制系統(tǒng)包括控制器傳感器變送器執(zhí)行機構(gòu)輸入輸出接口。控制器的輸出經(jīng)過輸出接口執(zhí)行系統(tǒng)，再加到被控系統(tǒng)上；控制系統(tǒng)的被控量，經(jīng)過傳感器變送器后通過輸入接口送到控制器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實際中得到了廣泛的應(yīng)用，涌現(xiàn)出了各種各樣的PID控制器產(chǎn)品，各大公司

37、開發(fā)了具有PID參數(shù)自動調(diào)整功能的智能調(diào)節(jié)器(intelligent regulator)，其中PID控制器參數(shù)的自動調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來實現(xiàn)。自動控制系統(tǒng)分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。1、開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)(open-loop control system)就是指被控對象的輸出(被控制量)對控制器(controller)的輸出沒有影響。在該系統(tǒng)中，不依賴將被控量反送回來以形成任何閉環(huán)回路。2、閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)(closed-loop control system)的特點是系統(tǒng)被控對象的輸出(被控制量)反送回來影響控制器的輸出，形成一個或多個閉環(huán)。閉環(huán)控制

38、系統(tǒng)有正反饋和負(fù)反饋，若反饋信號與系統(tǒng)給定值信號極性相反，則稱為負(fù)反饋( Negative Feedback)；若極性相同，則稱為正反饋。一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負(fù)反饋，又稱負(fù)反饋控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多，在自動化控制中應(yīng)用較為廣泛，通過閉環(huán)控制系統(tǒng)獲得輸出的信號的信息，從而對控制系統(tǒng)的輸出情況和外界信息進(jìn)行反饋，針對反饋信息判斷決策，調(diào)節(jié)和校正。例如，全自動洗衣機具有能連續(xù)檢查衣物是否洗凈，并在洗凈之后能自動切斷電源，它就是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。因為實際控制系統(tǒng)的實時性與準(zhǔn)確性是一對矛盾，簡單地依靠改變系統(tǒng)各類參數(shù)的方法，無法根本解決這一問題。必須在原系統(tǒng)外采取一些措施，對控制系統(tǒng)進(jìn)行必要

39、的“校正”使整個系統(tǒng)的外部特性得到改善。PID控制就是其中一種非常實用和常用的方法.圖2-1 模擬PID控制系統(tǒng)框圖PID控制就是在原控制系統(tǒng)的某處添加比例（P）、積分（I）和微分（D）環(huán)節(jié), 又稱PID調(diào)節(jié)。常規(guī)PID控制系統(tǒng)的原理框圖如圖 2-1，這是一個帶 “串聯(lián)校正”的閉環(huán)系統(tǒng)。此時，系統(tǒng)的輸入r(t)經(jīng)過與輸出C(t)的直接反饋比較后，形成誤差信號e(t)=r(t)-c(t)。誤差信號e(t)可經(jīng)過比例環(huán)節(jié)、積分環(huán)節(jié)和微分的處理，并在這些環(huán)節(jié)的輸出處綜合，成為原系統(tǒng)的輸入： （2-1）其中，KpKI、KD分別稱為比例、積分、微分常數(shù)。根據(jù)控制的需要，這三種環(huán)節(jié)可以選擇應(yīng)用，也可以全部

40、應(yīng)用.微分環(huán)節(jié)能使系統(tǒng)在工作時獲得一定的 “鎮(zhèn)定”作用，而積分環(huán)節(jié)卻讓系統(tǒng)更加“敏感”。兩者的恰當(dāng)配合應(yīng)該能夠使系統(tǒng)性能得到較大的改善。PID控制，實際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進(jìn)行控制的。11 11 PID控制器問世至今已有近70年歷史，由于PID控制運算具有比較簡單、穩(wěn)定性能好、可靠性高等優(yōu)點，而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時，控制理論的其它技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對

41、象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制器廣泛應(yīng)用于冶金、機械、化工等工業(yè)過程控制之中。在PID控制中，重要的問題是PID控制參數(shù)的確定。這是根據(jù)被控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。傳統(tǒng)的方法是在獲取對象數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)某一整定原則來確定PID參數(shù)。概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實際進(jìn)行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進(jìn)行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣

42、泛采用。PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經(jīng)驗公式對控制器參數(shù)進(jìn)行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實際運行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善?，F(xiàn)在一般采用的是臨界比例法，利用該方法的步驟如下：（1）首先預(yù)選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；（2）僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；（3）在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數(shù)。12,13 12,13十分明顯，單純依靠硬件電路組合而成的PID網(wǎng)絡(luò)很難實現(xiàn)控制過程中的PID參數(shù)變化

43、，只有將 PID控制 “數(shù)字化”，即:以計算機軟件的方式實施 PID控制的運算和自適應(yīng)的變化，智能型PID控制才能夠?qū)崿F(xiàn)。數(shù)字PID控制中，與以上模擬 PID運算式 (2-1)相對應(yīng)的算式為: （2-2）式中:k為采樣序號，k=0, 1， 2；u(k)為第k次采樣時刻的計算機輸出值；e(k)為第k次采樣時刻輸入的偏差值；e(k-1)為第(k -1)次采樣時刻輸入的偏差值。KpKI和KD的含義與式(2-1)中相同。 （2-3） （2-4） （2-5） 圖2-2常規(guī)PID控制算法圖可以看出，常規(guī)PID控制結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、調(diào)整方便,成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。然而，在實際工業(yè)過程控制中，許多被控

44、過程機理較復(fù)雜，具有高度非線性、時變不確定性和純滯后等特點。在故障噪聲、負(fù)載擾動等因素的影響下，過程參數(shù)、甚至模型結(jié)構(gòu)，均會發(fā)生變化。這就要求在PID控制中，不僅PID參數(shù)的確定不依賴于對象數(shù)學(xué)模型，并且希望PID參數(shù)能根據(jù)實際工作狀況進(jìn)行在線調(diào)整，以滿足最優(yōu)實時控制的要求。但是常規(guī)PID控制不能對故障引起的信號突變給予準(zhǔn)時識別，而無法針對性和及時完全校正。2.2 小波分析校正網(wǎng)絡(luò)的直流電機控制理論基礎(chǔ)2.2.1 小波分析理論在第一章緒論中，總結(jié)了信號處理理論的發(fā)展，我們看到由于小波變換具有良好的時頻特性，既能處理分析平穩(wěn)信號，也能處理分析非平穩(wěn)信號。不僅繼承了加窗傅立葉變換的局部化的思想，而

45、且克服了窗口大小不隨頻率變化、缺乏離散正交基的缺點，為非平穩(wěn)信號處理提供了比較理想的數(shù)學(xué)工具，成為分析信號的數(shù)學(xué)顯微鏡。目前，小波理論的研究發(fā)展迅速，應(yīng)用非常廣泛，比如數(shù)據(jù)壓縮、圖像處理、機械故障診斷、信號降噪、邊緣檢測、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、參數(shù)辨識、非線性動力系統(tǒng)、CT成像等。下面介紹連續(xù)小波變換小波變換的時頻分析特性，連續(xù)小波變換的步驟，尺度和頻率之間的關(guān)系，以及離散小波變換方法。一連續(xù)小波變換1小波變換的基本概念設(shè)：且則按如下方式生成的函數(shù)族 ， （2-6）叫分析小波(Analyzing Wavelet或連續(xù)小波， 叫基本小波或母小波(Mother Wavelet)。14,15 14,15基本小波

46、 （t）可以是復(fù)數(shù)信號，特別的可為解析信號，如Marlet小波（圖 2 -3、圖 2-4）就是一種單頻復(fù)正弦調(diào)制高斯波，是最常用的復(fù)值小波，它的時域表達(dá)式為， 圖 2-3Marlet小波時域波形 圖 2-4 Marlet小波頻域波形設(shè)是基本小波，是式（2 -6）定義的連續(xù)小波，則信號f的連續(xù)小波變換(CWT)定義為 （2-7）其中，“ ” 表示內(nèi)積，基本小波 滿足如下允許性條件(Admissible Condition)：， （2-8）式中，為 的傅里葉變換,稱為小波系數(shù)。 小波反變換定義為： （2-9）可以證明，如果 是一個實函數(shù)，而且a0，則小波反變換為： （2-8） ， 即具有衰減性，特

47、別地，是緊支函數(shù)。由允許性條件（2 -8） 還可以得出，即具有波動性。另外，由=可知具有帶通性。16 162小波變換的時頻分析特性小波函數(shù)是雙窗函數(shù)，在中a是表征頻率的參數(shù)，稱為尺度，b是表征時間或空間位置的參數(shù)。假定，分別表示的時間窗和頻率窗的中心，分別表示的時間窗和頻率窗的半徑，則小波變換將信號限制在時間窗和頻率窗之內(nèi)。時間窗的中心在，窗寬為；頻率窗的中心在，窗寬為，頻窗寬度正比于其中心頻率，即，C為常數(shù)。小波變換的頻域劃分有一相對恒定的帶寬，稱之為等 Q 結(jié)構(gòu)。當(dāng)尺度增加時，時間窗變寬，而頻率窗變窄，適合于提取多成分信號中的低頻成分；當(dāng)尺度減小時，時間窗變窄，而頻率窗變寬，適合于提取多成

48、分信號中的高頻成分。因此，小波變換既具有時間局部化能力，也具有頻率局部化能力。17,18 17,18以上分析說明，通過尺度a的膨脹和參數(shù) b的移動，利用小波的帶通特性，就可以將信號分解到各個頻帶上去，同時保留信號各分量的時間信息。其突出的優(yōu)點是：在高頻范圍內(nèi)時間分辨率高；在低頻范圍內(nèi)頻率分辨率高。因此在時域和頻域中均具有局部化能力。3連續(xù)小波變換的步驟公式（2 - 7）給出了連續(xù)小波變換的定義，其中為小波系數(shù) （以下用C來表示）。信號經(jīng)小波變換后，得到的結(jié)果是小波系數(shù) C，小波系數(shù) C 是尺度a和位置 b的函數(shù)。從物理含義上講，小波系數(shù)C中蘊含著信號在各個尺度a和位置 b上的信息。小波函數(shù) （

49、t）的作用相當(dāng)于傅里葉變換中的,所不同的是是等幅波動的三角函數(shù)，不衰減，而小波函數(shù)（t）是緊支的，在很短的時間內(nèi)衰減，不僅如此，衰減的時間隨尺度a而變化，尺度越大衰減越慢。連續(xù)小波變換分成 4個步驟來完成：（1）選擇小波函數(shù)及其尺度a值。（2）從信號的起始位置開始，將小波函數(shù)和信號進(jìn)行比較，即計算小波系數(shù)。（3）沿時間軸移動小波函數(shù)，即改變參數(shù) b，在新的位置計算小波系數(shù)，直至信號的終點。（4）改變尺度a重復(fù)(2),(3)步。由于小波函數(shù)具有緊支性，它與信號比較，就相當(dāng)于截下信號的一小部分來計算小波系數(shù)，這樣小波變換就具有了時間局部化能力。改變位置參數(shù) b使小波函數(shù)在信號上沿時間軸移動，便得到

50、了不同時間位置處的小波系數(shù)。小波系數(shù)表示小波與信號相似的程度，小波系數(shù)越大，兩者越相似。由于各尺度a的小波函數(shù)具有不同的頻帶范圍，并有一個頻率中心，因此小波系數(shù)的大小還反映了信號在這一頻率中心周圍的頻率成分的多少，小波系數(shù)越大，信號在這一頻率中心周圍的頻率成分就越多。19,20 19,204尺度和頻率之間的關(guān)系尺度和頻率之間存在著對應(yīng)關(guān)系，粗略地說，尺度越小，小波函數(shù)衰減越快，頻率越高；尺度越大，小波函數(shù)衰減越慢，頻率越低。我們會看到，對于二進(jìn)離散小波變換，頻率和尺度之間可以找到準(zhǔn)確的對應(yīng)關(guān)系，但是對于連續(xù)小波變換來說，只能從廣義上給出這種對應(yīng)關(guān)系，或稱其為偽頻率。尺度和頻率之間的對應(yīng)關(guān)系如下

51、：，式中a為尺度； 為采樣間隔；為小波的中心頻率，單位Hz；為偽頻率。 二離散小波變換對于連續(xù)小波變換來說，尺度時間a和與時間有關(guān)的偏移 b都是連續(xù)的。如果利用計算機計算，就必須對它們進(jìn)行離散化處理，得到離散小波變換。所謂離散小波變換是指對尺度a和偏移 b進(jìn)行離散化，而不是通常意義上的時間離散化。離散小波變換的一個重要問題是如何降低計算量和數(shù)據(jù)量，因為如果對尺度a和偏移b離散的間隔小，那么計算量和數(shù)據(jù)量都是相當(dāng)驚人的。通常，把尺度a和偏移 b取作冪級數(shù)的形式，即，這里，1是固定值，為了方便起見，總是假定1。對應(yīng)的離散小波為： （2-11）的離散小波變換系數(shù)為： （2-12）重構(gòu)公式為 （2-1

52、3） 實際應(yīng)用中，信號通常是離散的或由采樣得到，也就是說時間t通常也是以離散的形式出現(xiàn)的。以冪級數(shù)對尺度a和偏移 b進(jìn)行離散是一種高效的離散化方法，因為指數(shù) j的小的變化就會引起尺度a的很大的變化。目前通行的方法是取=2，=1，對尺度和偏移進(jìn)行二進(jìn)離散，即，從而得到如下二進(jìn)小波（Dyadic W avelet）。21,22 21,222.2.2 小波分析技術(shù)在直流電機調(diào)速控制的應(yīng)用現(xiàn)以直流電動機調(diào)速控制器為研究對象，將小波分析理論應(yīng)用于直流電機調(diào)速控制器的設(shè)計，檢測電機轉(zhuǎn)速和控制器輸出的異常突變，并進(jìn)行校正，從而實現(xiàn)控制的糾錯功能，提高調(diào)速控制系統(tǒng)的精度穩(wěn)態(tài)性能與瞬態(tài)性能，保證轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。一小波

53、變換和小波信息提取信號x(t)的連續(xù)小波變換(CWT)為 （2-14）其中，a為尺度因子；是時間位移；(t)采用高斯函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)， 是基本小波(t)在尺度上的伸縮?？梢杂檬阶樱?-12）和（2-14）進(jìn)行小波變換，提取小波信息。也可以采用自適應(yīng)積分算法計算信號突變。自適應(yīng)積分是利用數(shù)值積分時，隨時對被積函數(shù)的性態(tài)加以鑒別，對需要進(jìn)一步細(xì)分的那些子區(qū)間一分為二，這樣就可以大大減少函數(shù)值計算的次數(shù)，提高算法的效率，并確保結(jié)果的精確度。我們需要計算函數(shù)在有限區(qū)間m,n上的積分，設(shè)Q為數(shù)值求積得到的結(jié)果，為事先給定的求積精度，若滿足 ， （2-15）我們就認(rèn)為Q便是所需要的積分近似值。設(shè)區(qū)間m,n上

54、給出了一組分點 記子區(qū)間的長度為， ，i=0,1,n-1對每個子區(qū)間都采用同一種基本求積公式，并把在子區(qū)間上的求積結(jié)果記為。再把區(qū)間對分之后，同樣再把這種求積公式用到子區(qū)間，上，得到區(qū)間上的復(fù)化求積結(jié)果，設(shè)其為。應(yīng)用Simpson公式，對分之后的誤差大致降為原來誤差的1/16.23,24 23,24用五點的Simpson公式，其計算結(jié)果如下： （2-16）設(shè)區(qū)間為b,b+h,計算的誤差為： （2-17）其中，記號O(t)的定義如下：存在與t無關(guān)正常數(shù),關(guān)系式成立。用這種自適應(yīng)積分算法優(yōu)點是：如果計算量相同，計算的精度會大大提高；如果確保的計算的精度相同，計算量會大大減小。25,26 25,26

55、二小波特征提取設(shè)被檢測的電壓信號為V(t)，通過對應(yīng)的前置濾波器，模數(shù)轉(zhuǎn)換后的離散信號為V(T)，表示第i層上第j個小波包。GH為小波共軛正交鏡像濾波器，H與尺度函數(shù)有關(guān)，G與小波函數(shù)有關(guān)。小波包的算法為 （2-18） （2-19）; （2-20）其中：t=1,2,;j=1,2,;I=。這樣，經(jīng)過小波共軛正交鏡像濾波器HG能把所檢測的電壓的故障信號非常完整地劃分到了不同的頻段內(nèi)，實現(xiàn)了故障的小波包分解。27,28 27,28為了更加方便和準(zhǔn)確地判定故障類型，計算分解后各頻段內(nèi)信號的能量，再用能量特征向量反映故障在時域和頻域的信號信息。第層第個小波包分解后在各個頻段內(nèi)的能量為： （2-21）為了提高運算速度了和準(zhǔn)確性，再進(jìn)行