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基于MATLAB的自适应工频信号的陷波器仿真分析
陶凤仙
（北方工业大学，北京100144）
商要：工频50HZ的电流信号是电机故障检测中的千扰信号，尤其在电机运行时严重影响故障信号的判断，本文通过MATLAB仿摘
真工具软件，设计采用自适应陷波器对工频分量进行自适应陷波处理和快速傅里叶变换(FFT)，以此来消除工频分量对故障特征分量的检测干扰，以便能更好的采集到故障信号，对故障信号微出分析。本文通过MATLAB的仿真编程，可以消除千扰信号突出故障信号
关键词：工频50HZ；自适应陷波；MATLAB仿真；FFT
三相异步电机作为工业生产和生活中的重要传动机械设备，其故障检测也是重要任务之一，当三相异步电机中的转子断条故障时.常采用检测定子电流中是否含有(1-2s)f的附加分量来判断转子是否断条，因此在检测三相异步电机转子断条故障时，消除
50HZ工频干扰信号尤为重要。文中采用MATLAB仿真的自适应陷波器的方法来消除50HZ工颠信号的干扰，自适应陷波的方法常用于信号处理、控制、图像处理等许多领域，它是一种智能有针对性的滤波方法。
1快速傅里叶变换(FFT)原理
在数字信号处理中，常需要用到离散傅立叶变换(DFT)来获取信号的频域特征。尽管传统的DFT算法也能够获取信号的频域特征，但是算法和计算量大，不利于计算机对实时信号的处理。因此直到一种快速的离散傅立叶FFT被发现，快速离散傅立叶变换运用到了实际的工程项目中。然而，快速傅里叶变换(FFT)只是DFT的种快速实现算法的方式。非周期性的连续时间信号x(t)的傅里叶变换中计算出的是x(t)的连续频谱。而在实际控制系统中，得出的是连续信号x(t)的离散采样值x(nT)。因而需要用离散信号x(nT)来计算信号x(t)的频谱。从有限长离散信号x(n),n=0,1,",N-1的DFT定义中看出，DFT需要计算大约N2次乘法和N2次加法。当N较大时，计算量很大的。然而可以利用WN的对称性与周期性，将N点 DFT分解为两个N/2点的DFT.因此总的计算量就减少为原来的半即(N/2)2+(N/2)2=N2/2.这样继续分解下去.将N/2再分解为N/4点DFT。从计算中可以明显看出FFT算法比DFT的算法的优越性更好、计算量简单、提高了运算速度
2自适应陷波器工作原理
在未知环境中，自适应滤波器具有跟踪输入统计量随时间变化的能力。尽管对于不同的应用方式有着不同的实现结构，但是自适应滤波器有一个的特征是输人信号义(n)和期望响应d(n)均是用来计算估计误差e(n),即估计误差为e(n)=d(n)-X(n),并且利用该估计误差构造一个自适应算法的性能函数并随数据的不断输人自适应地更新性能函数，目标是最小化此性能函数。在此过程中不断地更新调整滤波器的滤波参数，使这个参数在前面的最小化性能函数使用的准则下最优，从而达到滤波效果的最佳，实现自适应滤波过程。自适应滤波器主要应用有：预测、辨识、反建模、干扰抵消。本文就是利用自适应滤波的干扰抵消功能对工频50HZ进行干扰抵消。
3仿真分析
采用MATLAB仿真，以工频50HZ干扰信号为例，首先设输入信号为40HZ的输入和50HZ的工频干扰信号叠加，然后进行自适应陷波器的MATLAB仿真程序编写，对于仿真图形的前后时域图与频域图的特性进行观察比较，
在仿真程序中，设定当采样频率为1000HZ采样点数为1000 时，仿真图形如图1所示。
首先绘制出原始输人信号的时域图与频域图，然后在原始输入信号的时域图与频谱图中增添工颠噪声干扰信号，最终对叠加的混合信号进行去噪处理，通过仿真图形看出，原始输入信号加工频 50HZ噪声干扰后经过自适应陷波器的方法处理之后，可以滤除工频50HZ的干扰信号，剩下40HZ的故障信号，固此基于MATLAB 的自适应陷波的编程的方法能够更好的去除工预信号的干扰。
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图1自适应陷波仿真图
4结论分析
本文通过仿真分析，利用快速傅里叶变换(FFT)把时域图转换到频域图，能更直观的反映出40HZ与工颠50HZ的频域特性，同时利用自适应陷波器的参数可以自动地接照某种准则调整到最佳滤波状态，而目还可以随时修改滤波参数，达到动态跟踪的效果。因此和用FFT变换和自适应陷波器的处理方法能把工频50HZ干扰信号消除，能突出我们所需的频率信号，从而达到检测的目的。
参考文献
[1JDeleroi,W.Broken bar in squirrel cage rotor of an induction mo-tor, Part1:
Description by superimposed fault currents.Arch.fur
Elektrotechnik,1984,67:9199.
[2]SimonHaykin.自适应滤波器原理[M]北京：电子工业出版社,2003 183267.
作者简介：陶风仙(1987,5-),女,云南人,硕士研究生,研究方向：检测技术，工作单位：北方工业大学电气与控制工程学院，