主要内容

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运输安全管理局

時間同期信号平均

説明

助教= tsa (xfstpは,tpで指定されたパルス時間にレートfsでサンプリングされた信号xの時間同期平均を返します。

助教= tsa (xttpは,tに格納された時間値でサンプリングされたxの時間同期平均を返します。

助教= tsa (xttpは,MATLAB®时间表xtに格納された信号の時間同期平均を返します。

助教= tsa (___名称,值は,名前と値のペアの引数を使用して,上記の任意の構文に追加オプションを指定します。たとえば,シャフトの1回転あたりのタコメーターパルス数を指定したり,時間領域または周波数領域どちらの信号の平均を求めるかを選択したりできます。

助教tprpm) = tsa (___は,助教に対応するサンプル時間のベクトルt,パルス値のベクトルp助教に対応する定数回転速度(分あたりの回転数)rpmも返します。

出力引数なしの运输安全管理局(___は,現在の图の各信号セグメントに対応する時間同期平均信号および時間領域信号をプロットします。

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ノイズの多い正弦波の時間同期平均を計算します。

ホワイトガウスノイズに含まれ正弦波で構成される信号を生成します。信号は,500 Hzで20秒間サンプリングされます。10Hz の正弦波周波数と 0.01 のノイズ分散を指定します。信号の 1 周期をプロットします。

fs = 500;t = 0:1 / fs: 20:1 / fs;f0 = 10;Y = sin(2*pi*f0*t) + randn(size(t))/10;情节(t, y) xlim ([0 1 / f0])

图中包含一个坐标轴。轴包含一个线型对象。

信号の時間同期平均を計算します。信号を同期させるために,正弦波と同じ周期をもつ一連のパルスを使用します。出力引数なしで运输安全管理局を使用して結果を表示します。

tPulse = 0:1 / f0:马克斯(t);tsa (y, fs, tPulse)

图中包含一个坐标轴。标题为“时间同步平均信号”的轴包含200个line类型的对象。

指数的に減衰する2次チャープから構成される信号を生成します。信号は1 kHzで2秒間サンプリングされます。チャープの初期周波数は2赫兹で最初の1秒後に280 Hzまで増大します。減衰の特性時間は1/2秒です。信号をプロットします。

fs = 1 e3;t = 0:1 / fs: 2;x = exp (2 * t”)。*唧唧声(t ', 2, 1, 28日“二次”);情节(t, x)

图中包含一个坐标轴。轴包含一个线型对象。

時間ベクトルを使用して时间配列を作成します。この时间配列と信号で时间表を構築します。信号のピークの位置を使用してパルス時間を判別します。時間同期平均を表示します。

ts =秒(t) ';tx =时间表(ts, x);(~, lc) = findpeaks (x, t);tsa (tx, lc)

图中包含一个坐标轴。标题为“时间同步平均信号”的轴包含73个line类型的对象。

時間同期平均を計算します。出力引数の型を表示します。サンプル時間は duration 配列に格納されます。

[股上扬,xt, xp, xrpm] = tsa (tx, lc);谁x *
名称大小字节类属性x 2001x1 16008 double xp 9x1 1135时间表xrpm 1x1 8 double xt 9x1 74 duration xta 9x1 1133时间表

时间配列をdatetimeベクトルに変換します。datetimeベクトルと信号を使用して时间表を構築します。時間同期平均を計算しますが,今度は,15回転分の平均を求めます。

出力引数の型を表示します。入力的时间表がdatetimeベクトルを使用していても,ここでも,サンプル時間は时间配列に格納されます。

dtb = datetime (datevec (ts));德勤=时间表(防晒霜,x);nr = 15;tsa(德勤,信用证,“NumRotations”nr)

图中包含一个坐标轴。标题为“时间同步平均信号”的轴包含5个线型对象。

[dta, dt, dp, drpm] = tsa(德勤、lc、“NumRotations”、nr);谁d *
名称大小字节类属性dp 135x1 3151时刻表drpm 1x1 8 double dt 135x1 1082 duration dta 135x1 3149时刻表dtb 2001x1 32016 datetime dtt 2001x1 49001时间表

スイッチオフ後ファンブレードが遅くなっていくときのファンブレードの位置の時間同期平均を計算します。

2400 rpmで回転する卓上扇風機をオフにします。空気抵抗(ベアリングの摩擦からの寄与は無視できるとします)により約5秒でファンのローターが停止します。高速カメラでファンブレードの1つのx座標を1 kHzのレートで測定します。

fs = 1000;t = 0:1 / fs: 5 - 1 / f;rpm0 = 2400;

このファンブレードを,ローターを中心として半径10厘米を回転する質点として理想化します。ブレードには速度に比例する抵抗力がかかり,その結果,位相角は次の式で求められます。

ϕ 2 π f 0 T 1 - e - t / T

ここで, f 0 は初期周波数, T 0 75 秒は減衰時間です。

一个= 0.1;f0 = rpm0/60;T = 0.75;φ= 2 *π* f0 * T * (1-exp (T / T));

x座標とy座標を計算し,プロットします。ホワイトガウスノイズを付加します。

X = a*cos(phi) + randn(size(phi))/200;Y = a*sin(phi) + randn(size(phi))/200;情节(t t, x,, y)

图中包含一个坐标轴。轴线包含2个线型对象。

同期される信号を求めます。関数tachorpmを使用して,パルス時間を見つけます。検索する時間を2.5秒までに制限します。回転速度をプロットして,その指数関数的減衰を確認します。

(rpm, ~, tp) = tachorpm (x (t < 2.5), fs);tachorpm (x (t < 2.5), fs)

图中包含2个轴。轴1与标题转速计信号包含4个对象的类型线。这些对象表示检测到的脉冲,状态级别。轴2与标题RPM信号包含2个对象的类型线。这些对象代表RPM信号,脉冲的RPM。

正弦波の周期に対応する時間同期平均信号を計算し,プロットします。周波数領域で平均化を実行します。

clf tsa (x, fs, tp,“方法”fft的

图中包含一个坐标轴。标题为“时间同步平均信号”的轴包含29个line类型的对象。

入力引数

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入力信号。ベクトルで指定します。

例:因为(π/ 4 * (0:159))+ randn (1160)は単一チャネルの行ベクトル信号です。

データ型:|

サンプルレート。正のスカラーで指定します。

データ型:|

パルス時間。スカラーまたはベクトルで指定します。

  • スカラー——回転が起こる定数の時間間隔

  • ベクトル——定数の回転位相を定義する非負の厳密に増加する瞬時

タコメーター信号からタコメーターのパルス時間を抽出するためにtachorpmを使用します。

データ型:|

サンプル時間。ベクトル,持续时间スカラー,または持续时间配列で指定します。

  • スカラー-xの連続するサンプル間の時間間隔

  • ベクトルまたは持续时间配列,xの各要素に対応する時点

データ型:||持续时间

入力的时间表。xtには,増加する有限の行時間と,ベクトルで構成される変数を1つのみ含めなければなりません。

时间表が欠損している場合や時間点が重複している場合,欠損または重複する時間および非等間隔の時間をもつ时间表の整理のヒントを使用して修正できます。

例:时间表(秒(0:4)”,randn (2))は1 Hzで4秒間サンプリングされた2チャネルの確率変数を指定します。

データ型:|

名前と値のペアの引数

オプションの引数名称,值のコンマ区切りペアを指定します。的名字は引数名で,价值は対応する値です。的名字は引用符で囲まなければなりません。Name1, Value1,…,的家のように,複数の名前と値のペアの引数を,任意の順番で指定できます。

例:“方法”、“pchip’,‘ResampleFactor’,10は,信号を10の係数でアップサンプリングし,区分的3次エルミート内挿を使用して時間領域で平均化することを指定します。

内挿方式。“InterpMethod”と次の値のいずれかで構成されるコンマ区切りペアとして指定します。

  • “线性”——線形内挿を実行し時間領域で平均化します。

  • 样条的- 3次スプライン内挿を実行し時間領域で平均化します。

  • “pchip”——区分的3次エルミート内挿を実行し時間領域で平均化します。

  • fft的——周波数領域で平均化を実行します。

助教におけるシャフトの回転数。“NumRotations”と正の整数スカラーで構成されるコンマ区切りのペアとして指定します。

データ型:|

シャフトの回転あたりの時点数。“PulsesPerRotation”と正のスカラーで構成されるコンマ区切りのペアとして指定します。

データ型:|

サンプルレートを上げる係数。“ResampleFactor”と正の整数スカラーで構成されるコンマ区切りのペアとして指定します。

データ型:|

出力引数

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時間同期信号平均。ベクトルまたは时间表として返されます。运输安全管理局への入力が时间表である場合,助教も时间表になります。

  • 入力时间表の時間値が持续时间配列として格納されている場合,助教の時間値も持续时间配列です。

  • 入力时间表の時間値がdatetime配列として格納されている場合,助教の時間値は秒単位で表される持续时间配列です。

サンプル時間。ベクトルまたは持续时间配列として返されます。

  • 运输安全管理局への入力が时间表で,時間値が持续时间配列として格納されている場合,tの形式は,入力時間値と同じです。

  • 运输安全管理局への入力が时间表で,時間値がdatetime配列として格納されている場合,tは秒単位で表される持续时间ベクトルです。

  • 运输安全管理局への入力が数値ベクトルで,入力サンプル時間t持续时间スカラーまたは持续时间配列に格納されている場合,tは入力tと同じ単位を持つ持续时间配列です。

位相値。ベクトルまたは回転数単位で表される时间表として返されます。

运输安全管理局への入力が时间表である場合,pも时间表です。pの値は,助教の時間値と同じです。

定数回転速度。1分あたりの回転数で表されるスカラーとして返されます。

アルゴリズム

入力信号,サンプルレート,一連のタコメーターパルスが与えられると,运输安全管理局は以下のステップを実行します。

  1. タコメーターパルスと“PulsesPerRotation”で指定された値に基づいてサイクルの開始時間と終了時間を決定します。

  2. “ResampleFactor”で指定された値に基づいて入力信号をリサンプリングします。

  3. “方法”で指定されたオプションに基づいてリサンプリングした信号を平均化します。

    • “方法”fft的に設定した場合,関数は次の処理を行います。

      1. 信号をさまざまなサイクルに対応するセグメントに分割します。

      2. 各セグメントの離散フーリエ変換を計算します。

      3. すべての変換が同じ長さになるように長すぎる変換を切り捨てます。

      4. スペクトルを平均化します。

      5. 平均の逆離散フーリエ変換を計算して時間領域に変換します。

    • “方法”が時間領域方式の1つに設定されている場合,関数は次の処理を行います。

      1. 指定された方式を使用して,信号をさまざまなサイクルに対応する一定間隔のサンプルのグリッドに内挿します。

      2. “NumRotations”で指定された値に基づいてリサンプリングした信号のセグメントを連結します。

      3. すべてのセグメントの平均を計算します。

参照

[1] Bechhoefer, Eric和Michael Kingsley。《时间同步平均算法综述》。预测和健康管理学会年会论文集,圣地亚哥,加州,2009年9月- 10月。

拡張機能

参考

R2017bで導入