基于Hilbert-Huang变换的力学系统时频特性识别MATLAB工具箱

资 源 简 介

该MATLAB工具基于Michael Feldman理论开发，通过经验模态分解(EMD)和希尔伯特变换(HT)分析力学系统的自由/强迫振动特性。支持非线性非平稳信号处理，可精确提取瞬时频率、振幅等时频特征，适用于机械振动分析与故障诊断。

详 情 说 明

基于Hilbert-Huang变换的力学系统时频特性识别与分析工具

项目介绍

本项目基于Michael Feldman的研究理论，开发了一个专门用于力学系统时频特性识别的分析工具。该工具能够处理非线性、非平稳的振动信号，通过经验模态分解（EMD）和希尔伯特变换（HT）的先进算法，精确提取瞬时频率、瞬时振幅和阻尼特性参数。主要适用于结构动力学分析、机械故障诊断和振动控制等领域的研究与工程应用。

功能特性

• 信号适应性广：支持加速度、速度或位移等单通道或多通道时域振动信号输入
• 核心处理能力：

- 非线性非平稳信号的EMD自适应分解 - 希尔伯特变换瞬时特征提取 - 瞬时频率和振幅的精确计算 - 系统阻尼比和固有频率参数估计

• 分析功能全面：

- 本征模态函数（IMF）分量提取 - 时频特性变化曲线绘制 - 希尔伯特频谱可视化 - 振动模态能量分布分析

• 应用场景灵活：同时支持自由振动和强迫振动分析，可输入激励参数进行特定工况分析

使用方法

1. 数据准备：准备包含振动信号的数据文件，确保数据为时域序列
2. 参数设置：指定采样频率（Hz），如需分析强迫振动可设置激励参数
3. 执行分析：运行主程序，工具将自动完成信号分解和特征提取
4. 结果获取：查看生成的IMF分量、时频曲线、希尔伯特频谱及参数估计报告

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• 信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox）
• 推荐内存：4GB以上
• 磁盘空间：至少500MB可用空间

文件说明

主程序文件完整实现了本工具的核心处理流程，包括振动信号的导入与预处理、经验模态分解的自动执行、希尔伯特变换的瞬时特征计算、时频分布图谱的生成与可视化，以及系统阻尼特性与固有振动模态的参数估计和结果报告输出功能。该文件集成了所有关键算法模块，为用户提供一站式的力学系统时频分析解决方案。