谱分析在非线性系统中的推广

应用频率响应函数FRF可对线性系统做谱分析,分析响应的谱分量,系统的特征参数。多维频率响应函数(Muti-dimension Frequency Response Function—MFRF)被研究用于非线性系统的谱分析,它来自于非线性系统的泛函表示方法,也是线性系统的频率响应函数FRF的推广。本文研究它在非线性系统谱分析中的几个基本问题:非线性响应的描述,它的物理解释和估计方法的评述,有关存在和收敛性的考虑。无疑,本文只是对这些问题的初步讨论。     

多点正弦模态试验技术的注记

探讨了多点稳态正弦激振模态试验技术的几个问题，利用离散傅立叶变换的正弦信号数据处理方法和实现，多点稳态正弦激振频响函数估计方法，利用测试频响函数确定多点正弦相位共振试验的适调激振力分布的奇异值分解方法，给出了两咎利用相位共振试验确定结构参数的计算方法。     

基于FDM降噪和快速谱峭度分析的转子碰摩故障诊断

针对传统分解算法在强噪声背景下提取转子碰摩弱故障特征信息效果不佳的问题,提出了基于傅里叶分解算法(FDM)降噪和快速谱峭度分析的故障诊断方法.首先利用FDM算法实现转子碰摩故障振动信号的完备性分解,依据信号峭度值准则筛选出能够最大限度保留原始振动信号故障特征信息的分量信号,同时对备选信号分量进行重构得到降噪后的故障振动...     

改进的EMD方法在车辆振动信号提取中的应用(英文)

为了能在强噪声背景下准确地进行振动信号的特征提取,对经验模式分解进行了研究和改进,并将其应用于车辆振动信号的特征提取中。首先对系统中各输入信号进行了多次自相关处理,有效地降低信号中的噪声。然后对处理的信号进行经验模式分解,得到了各固有模态函数分量。最后对感兴趣的固有模态函数分量进行希尔伯特变换和谱分析,从而得到信号的特征信息。仿真和试验分析说明了改进的经验模式分解方法的可行性,并且对同类工程问题具有一定的参考价值。     

振动环境试验中的结构模态参数识别

振动环境试验中的测点加速度响应与台面加速度响应数据之比,可以被看作结构频响函数的加权和。因此,可以将加速度传递率作为被测结构的一个“广义频率响应函数”来提取结构的模态参数,如固有频率、阻尼比。求解广义频响函数时,根据加权最小二乘法构造目标函数,并通过遗传算法迭代,得到结构的固有频率、阻尼比。应用此方法对某卫星的振动试验数据进行模态分析,得到的结果与模态试验结果一致。     

撞击流混合器速度信号的Hilbert-Huang变换分析

应用激光多普勒测速系统,对撞击流混合器的流场瞬时速度进行了测量.将Hilbert-Huang变换(HHT)应用于瞬时速度信号的分析,提取出各阶内禀模态函数(IMF)并通过经验模态分解(EMD)对速度信号进行滤波降噪.通过希尔伯特谱分析(HSA)确定了撞击流混合器速度信号的能量分布状况,信号能量集中于低频区,即存在于尺度较大的流体涡旋中.分析速度信号各阶内禀模态函数在不同频段的能量分布与转换,发现不同频段IMF的能量分布与流型转变之间的对应关系.通过能量特征值的提取表明,提高螺旋桨转速有助于强化系统的混合效果.最后将撞击流混合器的流场由内而外划分为中心区、涡旋区和回流区3个部分.     

基于PID控制方法的模糊变增益振动主动控制试验研究

结合模糊控制方法智能化的特点,设计出一种不依赖模型参数且可以自动调节控制器增益的控制算法。该方法以比例、积分和微分(Proportional integral and derivative,PID)控制为基础,根据系统输出及输出变化率自动调节控制器增益,使控制系统具有更强的适应能力。同时针对振动测试信号中含有噪声干扰和直流分量的情况,构造依赖模型部分参数的二阶窗函数,在保证不改变受控模态信号特征的同时有效衰减非受控模态信号干扰及直流分量。建立悬臂梁模型进行试验验证。结果表明,该方法能够使受控系统的振动幅值减小到开环时的5%以下,其效果明显优于普通PID控制。并且,通过引入二阶窗函数,系统在具有非受控模态信号干扰的情况下能够保持有效控制,使算法具有更好的稳定性和鲁棒性。     

构件在超音速气流环境下的辐射声场特性分析

在超音速环境中,构件所产生的辐射噪声往往容易被高强背景噪声所淹没,难以被提取出来,给结构的降噪设计带来困难。因此,提出了一种基于集合经验模态分解(EEMD)的构件辐射声场特性分析方法。首先,通过传声器阵列采集气流背景噪声;放入构件后,再次采集新的辐射噪声信号。然后,采用EEMD对采集的信号进行多尺度分解,根据各个尺度信号的相关性大小,提取出气流环境中有无构件情况下的差异性特征成分。最后,通过波束形成方法对提取出的信号成分进行声场重构,确定构件对气流的主要扰动位置和辐射噪声强度。在5Mach气流环境中,对平板件、尖劈件分别进行了实验分析,结果表明,新方法能够有效提取出放入构件后辐射噪声场的变化成分,并重构出构件扰动辐射噪声场的主要噪声源位置和辐射噪声的大小。     

一种新的模态置信因子

如何确切地鉴别噪声模态是模态参数Ibrahim时域识别法实用中的主要障碍之一。本文提出一种新的模态置信因子——“模态幅值因子”(MAF)来改善这一状况。计算机模拟试验结果表明效果良好。此外,它还能指示自由振动数据中各模态分量和噪声分量的能量分配关系;给出系统模态识别精度的估计和处置方案的提示。这将有助于这种识别技术的实用化。     

润扬悬索桥动力特性的特征提取与重构

当前大型桥梁在线健康监测与损伤识别中主要采用基于结构模态参数的方法,该类方法存在固有缺陷。结构的频响函数包含了更丰富的结构动力信息,但数据量大、冗余度高,不利于工程应用。本文采用主元分析方法,对结构频响函数进行空间变换,得到的主元向量可在最小均方意义下提取数据的主要分布特征,根据主元的累积贡献率,可选取较少的主元可靠重构结构的频响函数,从而使基于频响函数的在线监测在大跨桥梁结构的应用更为可行。具体针对润扬长江大桥,结合实时监测系统的测点布置,对南汊悬索桥进行了动力特性分析,根据降维后的较少主元对结构频响进行重构。误差分析结果表明,采用27或20个主元能提取润扬悬索桥的主要动力特征,重构误差的均方值分别为0.0097和0.0134。     

调制信号双谱在滚动轴承故障诊断中的应用研究

如何从噪声中提取有效的故障特征频率,如何有效地解调振动信号中固有的调制分量,这种问题的存在影响诊断的精确性。为了解决这一问题,应用调制信号双谱(Modulated signal bispectrum, MSB)的信号处理方法,开发了基于信号解调特性的MSB来进行解调和降噪。首先将采集到的振动信号,使用MSB方法进行降噪和解调,得到调制信号双谱图;为准确地量化边带幅度,使用调制信号双谱-边带估计器(Modulation signal bispectrum-sideband estimator, MSB-SE)进行处理;通过选择几个次优的切片构成最佳的切片;最终,通过复合切片谱实现故障特征频率的提取,为进一步验证MSB的准确性,并用调制信号双谱相干性检测。通过对模拟信号及滚动轴承故障实验数据进行分析,验证了该方法的有效性和优越性。     

基于Gauss滤波和Hilbert变换的模态阻尼辨识方法

为了精确获取航天器结构的模态阻尼,提出一种基于Gauss滤波和Hilbert变换相结合的模态参数辨识算法.对结构频响函数经过Gauss滤波后,通过Hilbert变换得到系统瞬时包络曲线和相位,对系统模态参数进行辨识.研究表明该方法具有较高的辨识精度,可以准确有效的完成航天器结构的模态阻尼辨识.     

基于实验模态分析的航空电子机箱振动特性研究

论述了使用实验模态分析方法对某型号航空电子机箱测量频响函数的全过程;通过参数识别方法获得了产品的模态,进而确定了产品的振动特性;最后,使用有限元软件工具对产品FEA模型进行了动力学仿真分析,将仿真结果与模态实验结果进行比对,并修正了产品的有限元模型。     

基于Hilbert变换的模态密度获取研究

提出了在试验获取模态密度时引入Hilbert变换来提高精度的方法,使用两种方法在不同边界条件下对一块薄板的模态密度获取进行了试验研究,这两种方法分别是加速度原点频响函数虚部平均值法和引入Hilbert变换平均值法。并将两种方法的获取结果与数值计算结果进行了对比分析。结果表明,引入实测加速度原点频响函数的实部Hilbert变换求解模态密度时,平均样本数目增加了一倍,比仅用实测加速度原点频响函数的虚部计算的结果更接近于理论和数值计算结果。     

基于互补集合平均经验模态分解的滚动轴承故障诊断方法研究

针对集合经验模态分解(EEMD)的机械故障诊断方法中存在的不足,即其加入的白噪声不能完全被中和。为了克服其不足,提出了基于互补集合经验模态分解(CEEMD)的滚动轴承故障诊断方法,提出的方法很好地克服了EEMD中存在的不足,有效地消除了IMF中的残留噪声。仿真结果表明:提出的方法明显优于EEMD方法,可以减少重构误差,提取较为准确的IMF分量。最后,将CEEMD方法应用到滚动轴承故障诊断中,实验结果表明,CEEMD方法能准确的提取滚动轴承的特征故障频率。     

基于Morlet小波滤波提高系统参数识别精度的方法

提出了一种基于连续小波变换的时频域滤器对信号滤波,不会引起相波方法,用于频响函数估计前的信号预处理.采用Morlet小波构造一种FIR滤波位失真.提出了一种改进的小波基以满足瞬态激励情况的时频域分辨率要求.采用GARTEUR飞机模型构造仿真算例,对仿真数据添加白噪声.仿真结果表明,系统参数识别精度明显改善,滤波后获得的阻尼估计误差较滤波前下降了30%.     

锥壳结构动态特性试验分析

为得到某锥壳构件的动态特性进行了模态试验,对得到的频响函数通过最小二乘复指数和多参考最小二乘复频域等方法进行模态参数识别,识别结果与有限元计算结果进行比较,得出了锥壳结构的动态特性,通过比较识别结果,说明了模态识别方法的适用性。     

ANSYS在压电天平设计中的应用

利用ANSYS力电耦合的有限元分析方法,对一台三分量压电天平的性能进行评估。主要进行了静力、模态和瞬态响应特性分析,静力分析的目的是获得天平输出与施加载荷之间的关系,评估压电天平各分量的主灵敏度系数和分量间干扰灵敏度系数;模态分析的主要目的是获得压电天平的各阶振动频率和振型,用于评估天平的频率响应特性;瞬态响应特性分析主要用于评估天平在瞬态载荷下的响应特性,评估加速度计惯性补偿的有效性。ANSYS分析结果表明:压电天平的各分量主灵敏度较高,具有较好的分量间抗干扰能力,设计的天平频响较高,加速度计实现了对天平输出信号中惯性振动信号的补偿,能够满足激波风洞测力试验的需求。天平校准和风洞试验结果表明:天平的实际性能与有限元评估结果一致。     

ITD时域识别法和自由振动信息综合

研究了动力系统模态参数的ITD(Ibrahim Time Domain)识别法原理,指出它的实质在于自由振动函数列阵u(t)按模式以最小二乘拟合矩阵A和B。讨论了以虚拟站扩展有效测量站和设置过量待识别模态吸收测量噪声的细节。 提出了自由振动信息综合的概念。指出:在测量站位置和数量一定的条件下,不同来源的位移、速度和加速度自由振动时间历程或它们的时移后的时间历程的线性组合,都可以作为一个供识别计算用的“自由振动”。这样,在一次识别计算中,将可以充分利用手头有的一次或多次实测数椐,使模态参数识别更完全或提高信噪比。重点研究了一次自由振动数据的综合:自由振动信息随机减量,并提出设置一个新的用户选择参数NRNDEC(Number of Random Decrement Times)——随机减量次数。 提出了两种检验识别得的模态参数可靠性的方案:1.在实测自由振动信息中混入若干个人为的“检验模态”;2.模态分量因子识别和自由振动预计。前者是把计算机模拟识别试验成果用于实际识别的桥梁,很简单,但很直观,很有效。     

LLE算法的模态识别及影响因素研究

局部线性嵌入算法(LLE)是一种实现对高维数据降维的流形学习算法,可基于结构响应数据进行模态参数识别,算法的噪声敏感度和稳定性对参数识别精度具有重要影响。本文以一块复合材料板为研究对象,利用LLE算法对其振动响应数据进行降维处理从而实现模态识别,重点分析了该算法的噪声敏感度和其在不同采样频率下的流形特征稳定性,同时利用模态置信准则(MAC)衡量LLE算法提取得到的振型与有限元振型的相关性。结果表明,利用LLE算法识别的模态参数具有较高的精度,且LLE算法具有较强的抗噪声干扰能力,采样频率对LLE算法的影响与采样定理相一致。