硕士研究生论文开题报告

XX大学硕士学位论文开题报告汇报人：XX导师：XX基于压缩感知理论的机械振动信号模拟信息转换研究研究背景及意义国内外研究现状主要研究内容拟解决的关键性问题及研究方法技术路线创新性与预期成果可行性分析12345671研究背景及意义智能化网络化大型化传统的Nyquist采样方法面对如今机械设备的高速发展在信息获取上遇到了瓶颈采样压缩解压缩压缩采样CSDonohoCandèsTao模拟信息转换器AIC压缩感知为信号采样理论带来了巨大变革模拟信息转换器的提出将实现对信息的直接采样随着机械设备越来越复杂，人们对采样速率的要求也越来越高，高速率采样不仅对采样设备的速率要求更高，而且带来了海量数据的传输、存储和计算等一系列问题。有时机械设备发生故障所造成的强烈振动冲击中含有的频率很高，需要以极高的速率对其进行采样，现有的ADC技术也难以达到如此高的采样速率要求，这样一来就会造成信息的丢失，不能及时的反映出故障，轻则造成机械设备的寿命缩短，重则酿成重大的工程事故。若设计合适的模拟信息转换器用以对机械振动信号的采样不仅可以降低硬件成本，而且可以实现更精准的信息采集，及时反映出机械设备的运行状态，对确保设备平稳运行、减少甚至避免重大安全事故具有相当重要的意义。2国内外研究现状机械振动信号检测研究现状2.1机械振动的测量参数有位移、速度、加速度和固有频率等。传统的检测方法先通过各种振动传感器收集设备信号经放大滤波处理后，送入ADC转换器把模拟信号转换为数字信号，再送入DSP进行相应的处理，得到机械设备运行状态信息。传统的传感技术存在检测水平低、可靠性差等缺点。现代的振动检测采用电测法：把待测的机械振动量的变化转化成电量的变化。仅仅通过提高传感器的性能来提高机械振动信号的测量水平是远远不够的。因此，我们可以在信号的后续处理（ADC等）做研究。压缩感知研究现状2.2核心思想当信号在某个变换域具有稀疏性时可以通过一个与变换域不相干的观测矩阵将高维信号投影到低维空间，然后根据相应优化算法可以高概率的从少量的测量值中重构出原始信号。稀疏表示观测矩阵重构算法主要内容模拟信息转换器研究现状2.3LPFxt1,1cptynsnT首先用一组在±1值之间变化的伪随机序列与输入信号进行混频，目的是将信号中的高频部分搬移至低频部分；然后使用一个低通滤波器对混频之后的信号进行低通滤波滤除高频干扰；最后用一个低速ADC对信号进行采样。随机调制RD模拟信息转换器研究现状2.3信号x(t)同时进入p个通道，在第i个通道用一个周期混频与信号进行相乘；混频之后用一个低通滤波器对信号进行滤波；滤波之后再用低速ADC对信号进行采样，最后用相应的算法从采样所得数据中重构出原始信号调制宽带转换MWCLPFLPFLPFˆxtxt0pt1pt1ppt0zt1zt1pztstnTstnTstnT0cn1cn1pcn重构3主要研究内容1•建立滚动轴承振动信号模型：通过理论分析，建立滚动轴承振动信号的理论模型和统计模型，获取其先验知识和结构特征2•设计合理的结构实现压缩感知中观测矩阵的作用并尝试在已有的设计结构上提出改进和优化方案3•编写MATLAB程序仿真验证调制宽带转换器的可行性，探究采样速率、调制序列波形、采样通道个数等参数对调制宽带转换器的影响4拟解决的关键问题及研究方法（1）对滚动轴承的工作状态建立信号模型，通过其可以传递出滚动轴承工作过程的各种信息。（2）探究采样速率、调制序列波形、采样通道个数等参数对调制宽带转换器的影响，设计出高效率且普遍使用的模拟信息转换器结构。（3）选择合理的硬件构成压缩感知中观测矩阵的作用，完成对模拟信号的压缩采样。（4）选择对外界干扰因素具有较强鲁棒性的算法实现高效，稳定的信号重构。理论研究和计算机仿真相结合5技术路线1236452017.08~102017.03~062017.01~032016.09~112017.062017.07研究模拟信息转换器工作原理建立滚动轴承振动信号模型设计模拟信息转换器结构编写MATLAB仿真程序MATLAB试验仿真对比参数结构优化6创新性与预期成果创新性•将模拟信息转换器应用到了对机械振动信号的采集上•设计了适合机械振动信号的模拟信信息转换器结构预期成果•本课题研究成果将以论文形式出现，在学术期刊上发表2~3篇学术论文，并通过硕士答辩7可行性分析•模拟信息转换器充分利用压缩感知的思想实现了对信号的亚奈奎斯特采样，同时保证了信息的完整性。国外已有若干团队设计出了相应的硬件系统，国内也开始了对AIC的研究，AIC在未来信息采集领域有着极大的潜力。•AIC硬件电路不需要设计特殊的元件，现有的硬件就可以实现，同时MATLAB为本课题的研究提供了有力的仿真支持。•我的导师一直从事该方向的研究工作，有着扎实的理论基础，可以为本课题的研究工作提供技术指导，加上本人的努力工作，我相信本课题一定能够顺利完成。汇报结束，谢谢聆听！