matlab冲击振动信号仿真建立案例matlab冲击振动信号仿真建立案例

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我是靠谱客的博主优秀鸡翅，这篇文章主要介绍matlab冲击振动信号仿真建立案例matlab冲击振动信号仿真建立案例，现在分享给大家，希望可以做个参考。

matlab冲击振动信号仿真建立案例

偶然看到一篇优秀EI论文（见最后引用）中提出模拟轴承内圈存在局部缺陷时产生的冲击信号，并添加强烈的白噪声模拟内圈早期故障信号。
仿真信号参数如下图：
Alt

根据论文的参数，本人复现了这个冲击仿真信号，matlab代码如下：

复制代码

%%  说明
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%冲击仿真信号%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%  冲击信号参数设置
clear;
fs = 16e3;                  % 采样频率
fr = 30;                    %转频
% fn = 4e3;                   % 固有频率
fn = 4e3;                    %共振频率
C = 700;                     %衰减系数 
A0 = 0.3;                      % 位移常数
% g = 0.1;                     % 阻尼系数
T = 1/120;                   % 重复周期
N = 4096;                  % 采样点数
SNR = -13;                %信噪比
NT = round(fs*T);      % 单周期采样点数
tt0 = 0:1/fs:(NT-1)/fs;  % 单周期采样时刻
% tt = 0:1/fs:(N-1)/fs;        % 采样时刻3
tt = 0:1/fs:(N-1)/fs;        % 采样时刻
p1 = ceil(N/NT)-1;           % 重复次数
s = [];
% ii = 1:p1;
% [t,i] = meshgrid(tt0,ii);
for i = 1:p1                               %产生p1个相同波形
    
      tt1 = ((i-1)*NT)/fs:1/fs:(i*NT-1)/fs;   %p1个周期
      s = [s ((1+A0*cos(2*pi*fr*tt1)).*exp(-C.*(tt0)).*sin(2*pi*fn*(tt0)))]; 
      %(1+A0*cos(2*pi*fr*tt1) 不同周期的幅值计算方法
      % s = A*exp(-50.*(t-i.*T)).*sin(2*pi*200*(t-i.*T));
end
d = ((N/NT-p1)*NT);                %p1周期后剩下的采样点数
ttt0 = 0:1/fs:((N/NT-p1)*NT)/fs;   %p1周期后剩下的采样时刻
ttt1 = p1*NT/fs:1/fs:(p1*NT+(N/NT-p1)*NT-1)/fs;
s = [s ((1+A0*cos(2*pi*fr*ttt1)).*exp(-C.*(ttt0)).*sin(2*pi*fn*(ttt0)))];
s(1:NT) = 0;
%%  信号的时域，频域图
figure(1)
subplot(211)
plot(tt,s)         %原信号图像
axis([0,0.253,-1.5,1.5])
title('轴承故障仿真信号时域波形图')
subplot(212)
NOISE = randn(size(s));
NOISE = NOISE-mean(NOISE);
signal_power = 1/length(s)*sum(s.*s);
noise_variance = signal_power/(10^(SNR/10));
NOISE = sqrt(noise_variance)/std(NOISE)*NOISE;
s1 = s+NOISE;
% s1 = awgn(s,-13);   %加噪信号图
plot(tt,s1)
axis([0,0.253,-4,4])
title('轴承故障仿真信号加噪声时域波形图')
figure(2) 
% NFFT = 2^nextpow2(N);
NFFT = N;                       %参加快速傅里叶变换的样本点数
fz = (1:NFFT/2)*fs/N;            %信号的真实频率系列，带宽是fs/2=8000Hz
Yf = fft(s1,NFFT);                
% f = fs/2*linspace(0,1,NFFT/2);    %信号的真实频率系列，带宽是fs/2=8000Hz
plot(fz,abs(Yf(1:NFFT/2))*2/N)                %频谱图

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%%  说明
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%冲击仿真信号%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%  冲击信号参数设置
clear;
fs = 16e3;                  % 采样频率
fr = 30;                    %转频
% fn = 4e3;                   % 固有频率
fn = 4e3;                    %共振频率
C = 700;                     %衰减系数 
A0 = 0.3;                      % 位移常数
% g = 0.1;                     % 阻尼系数
T = 1/120;                   % 重复周期
N = 4096;                  % 采样点数
SNR = -13;                %信噪比
NT = round(fs*T);      % 单周期采样点数
tt0 = 0:1/fs:(NT-1)/fs;  % 单周期采样时刻
% tt = 0:1/fs:(N-1)/fs;        % 采样时刻3
tt = 0:1/fs:(N-1)/fs;        % 采样时刻
p1 = ceil(N/NT)-1;           % 重复次数
s = [];
% ii = 1:p1;
% [t,i] = meshgrid(tt0,ii);
for i = 1:p1                               %产生p1个相同波形
    
      tt1 = ((i-1)*NT)/fs:1/fs:(i*NT-1)/fs;   %p1个周期
      s = [s ((1+A0*cos(2*pi*fr*tt1)).*exp(-C.*(tt0)).*sin(2*pi*fn*(tt0)))]; 
      %(1+A0*cos(2*pi*fr*tt1) 不同周期的幅值计算方法
      % s = A*exp(-50.*(t-i.*T)).*sin(2*pi*200*(t-i.*T));
end
d = ((N/NT-p1)*NT);                %p1周期后剩下的采样点数
ttt0 = 0:1/fs:((N/NT-p1)*NT)/fs;   %p1周期后剩下的采样时刻
ttt1 = p1*NT/fs:1/fs:(p1*NT+(N/NT-p1)*NT-1)/fs;
s = [s ((1+A0*cos(2*pi*fr*ttt1)).*exp(-C.*(ttt0)).*sin(2*pi*fn*(ttt0)))];
s(1:NT) = 0;
%%  信号的时域，频域图
figure(1)
subplot(211)
plot(tt,s)         %原信号图像
axis([0,0.253,-1.5,1.5])
title('轴承故障仿真信号时域波形图')
subplot(212)
NOISE = randn(size(s));
NOISE = NOISE-mean(NOISE);
signal_power = 1/length(s)*sum(s.*s);
noise_variance = signal_power/(10^(SNR/10));
NOISE = sqrt(noise_variance)/std(NOISE)*NOISE;
s1 = s+NOISE;
% s1 = awgn(s,-13);   %加噪信号图
plot(tt,s1)
axis([0,0.253,-4,4])
title('轴承故障仿真信号加噪声时域波形图')
figure(2) 
% NFFT = 2^nextpow2(N);
NFFT = N;                       %参加快速傅里叶变换的样本点数
fz = (1:NFFT/2)*fs/N;            %信号的真实频率系列，带宽是fs/2=8000Hz
Yf = fft(s1,NFFT);                
% f = fs/2*linspace(0,1,NFFT/2);    %信号的真实频率系列，带宽是fs/2=8000Hz
plot(fz,abs(Yf(1:NFFT/2))*2/N)                %频谱图