MATLAB变分模态分解工具：VMD信号分析与频谱可视化

资 源 简 介

本MATLAB项目实现变分模态分解(VMD)算法，提供信号预处理、多模态分解、频谱分析和可视化功能。通过简洁接口和完整示例，支持研究人员快速实现非平稳信号的分解与频域特征提取。

详 情 说 明

基于变分模态分解法的信号分解与频谱分析工具

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB平台的变分模态分解（VMD）算法实现工具，提供了与经验模态分解（EMD）类似的易用接口和完整的学习示例。通过先进的变分模态分解技术，本项目能够有效处理非平稳、非线性信号，实现信号的自适应多尺度分解与特征提取。

工具集成了信号预处理、VMD分解、希尔伯特频谱分析、模态可视化等核心功能模块，为信号处理、故障诊断、生物医学工程等领域的研究人员提供了强大的分析手段。

功能特性

• 完整的VMD算法实现：基于变分框架的自适应信号分解，避免模态混叠问题
• 灵活的输入支持：支持.mat文件导入或直接数组输入一维时间序列信号
• 参数可配置：允许用户自定义模态数K、惩罚参数α、收敛容差等关键参数
• 多维度输出分析：提供本征模态函数、中心频率、时频谱图等丰富输出结果
• 智能可视化：生成交互式图形界面，展示时域波形、频谱分布、模态对比等分析结果
• 性能评估：自动计算重构误差、能量分布等分解质量指标

使用方法

基本使用流程

1. 准备输入信号：将待分析的一维时间序列信号以.mat文件格式保存，或直接准备数值数组
2. 设置分解参数：根据需要指定模态数量K、惩罚参数α等（可选，有默认值）
3. 运行分解程序：调用主函数执行VMD分解过程
4. 查看分析结果：程序自动生成分解结果和可视化图表
5. 结果导出：可将分解得到的IMF分量、中心频率等结果保存为文件

参数说明

• 模态数K：期望分解得到的本征模态函数数量（默认值：5）
• 惩罚参数α：平衡数据保真度与模态带宽的参数（默认值：2000）
• 收敛容差：算法停止的容差阈值（默认值：1e-7）
• 采样频率：信号采样率，用于正确计算频率分量（默认值：1Hz）

系统要求

• MATLAB版本：R2016a或更高版本
• 必需工具箱：信号处理工具箱、图像处理工具箱
• 内存建议：至少4GB RAM（处理长信号序列时推荐8GB以上）
• 磁盘空间：至少100MB可用空间

文件说明

主程序文件实现了完整的信号分解与分析流程，包括信号数据的读取与预处理、变分模态分解算法的执行控制、分解结果的质量评估与指标计算、希尔伯特变换频谱分析以及多种可视化图表的生成与展示功能。该文件作为项目的入口点，协调各功能模块协同工作，确保用户能够通过简洁的接口完成复杂的信号分析任务。