2026年,作为自动化专业大四学生,毕设选题‘基于FPGA的电机预测性维护系统’,通过振动传感器信号进行故障特征提取与分类。在资源有限的FPGA上,该如何选择并硬件化有效的特征提取算法(如小波包变换、峭度)和轻量级分类器?
我的毕业设计想用FPGA做一个电机预测性维护的硬件原型。思路是采集振动信号,提取特征,然后判断电机健康状态。实验室只有一块Artix-7 FPGA,资源比较紧张。现在很纠结:1. 特征提取算法:时域特征(如均方根、峭度)计算简单,但区分度可能不够;频域特征(如FFT后计算谱峭度)更有效,但需要FFT和后续处理,资源消耗大。小波包变换据说很适合非平稳信号,但硬件实现复杂。该如何权衡选择?2. 分类器:是直接用简单的阈值判断,还是实现一个超轻量级的神经网络(如二值化神经网络)或支持向量机(SVM)的硬件推理单元?有没有在低资源FPGA上实现分类器的开源参考设计?3. 整个系统的实时性要求高,如何设计数据流和流水线,确保从采集到输出结果的时间延迟可控?希望有相关经验的朋友给点建议。