陷波滤波器谐振抑制参数优化方法

针对伺服系统谐振抑制中,陷波滤波器的深度和宽度不合理而使谐振抑制不理想的问题,提出陷波滤波器谐振抑制参数优化方法。利用速度偏差的FFT变换得到谐振频谱图,以最大幅值处的频率确定陷波频率;在频谱图上以曲线任意点的幅值与最大幅值的比值确定深度参数,并且以所对应的频率与谐振频率的宽度确定宽度参数;为了保证参数的合理性,以滤波后谐振频率处的幅值为适应度,利用改进粒子群优化算法对陷波深度和宽度参数进行优化,避免因噪声干扰和负载变化而使陷波参数陷入局部最优。实验结果表明：该方法能在线分析机械谐振并且匹配最优参数,可以大幅度降低机械谐振。     

轮形阵列波束形成的优化设计

基于波束形成方法的噪声源识别中,阵列性能影响着声源识别的效果。针对轮形阵列,采用正交试验的方法,对阵列的几何参数进行优化设计。通过逐步缩小参数最优值的取值范围,使在传声器数目和阵列尺寸一定的情况下,阵列的声源识别效果得到改进。经优化,轮形阵列的最大旁瓣水平曲线在很宽的频率带上保持在16 dB以下,比普通轮形阵列的最大旁瓣水平降低了3 dB以上。验证了正交试验方法在阵列优化设计的可行性,为波束形成装置的开发提供了理论依据。     

最优鲁棒EI时滞滤波器的设计原理及性能分析

时滞滤波器能抑制柔性系统的残留振荡，但典型时滞滤波器对系统参数误差的鲁棒性较差，不能有效抑制残留振荡。对于参数大范围变化的柔性系统，将系统参数变化范围作为先验知识，以ZV时滞滤波器的幅频特性作为目标函数，基于优化理论和矢量图法，计算零点频率，设计最优鲁棒EI时滞滤波器。该滤波器的特点是考虑了系统参数的变化范围，系统残留振荡的最大幅值在参数变化区间内相等，从而有更强的鲁棒性，特别是当系统参数大范围变化时，能有效消除柔性系统的残留振荡。     

最优鲁棒极不灵敏时滞滤波器消除小阻尼柔性系统残留振动

对于频率大范围变化的小阻尼柔性系统，以零振动时滞滤波器的幅频特性为目标函数，基于优化理论和矢量图法，设计最优鲁棒极不灵敏时滞滤波器。该滤波器的特点是考虑了系统参数的变化范围，系统残留振动的最大幅值在参数变化区间内相等，从而提高了时滞滤波器的鲁棒性，特别是当系统参数大范围变化时，时滞滤波器有更强的鲁棒性，能有效消除柔性系统的残留振动。将这一控制技术用于桥式起重机实验系统中，可以有效抑制载荷的残留摆动。     

中小城市公交线网及发车频率同步优化

为解决现有模型没有考虑公交线网及发车频率进行同步优化,以及求解的算法效率不高的问题,本文构建了以乘客出行时间最小化为目标的公交线网及发车频率同步优化的混合整数规划模型,并设计了相应的改进遗传算法求解该模型。为了提高算法执行效率,本文首先设计了客流换乘比例下界值对公交线网结构作出初步评价,对于客流换乘比例高于设定的下界值的线网不进行后续发车频率设计及目标函数计算,以减少由不可行解带来的后续计算。通过一案例测试分析表明该方法能够同时求解出公交线网的布局方案以及各线路相应的发车频率。最后,对下界值取值与计算时间及最终优化结果的关系进行了数值分析。结果表明:在下界值取值由1逐渐减小至0.4的阶段,目标函数值保持不变,但计算时间逐渐减小,节约时间最多达到40%以上。但当下界值取值小于0.4时,虽然计算时间仍在减小,但目标函数值逐渐变大已不是最优解。说明应用该模型及算法设计公交线网规划时,合理的下界值取值能够保证解的质量的同时极大提高算法执行效率。     

统计最优柱面近场声全息识别声发射源研究

植物在受到病害胁迫时会发出声发射信号。通过声发射信号的采集,以统计最优柱面近场声全息技术为理论依据,进行植物的声源信号识别和声场分析。对单声源和多声源分别进行了仿真分析,通过不断修改全息柱面半径、重建柱面半径和测量点间距等参数,探索获得最佳重建效果的参数范围,同时探讨了窗函数对重建效果的影响。将基于统计最优算法的柱面近场声全息与基于空间傅里叶变换算法的柱面近场声全息进行了比较,仿真结果表明,单声源时基于空间傅里叶变换技术计算的重建面声压幅值相对误差均在10dB以下,而统计最优柱面声全息技术计算的重建面声压幅值相对误差均在15dB以下,多声源时基于空间傅里叶变换技术计算的重建面声压幅值相对误差基本在2dB左右,而统计最优柱面声全息技术计算的重建面声压幅值相对误差在26dB以下,充分表明了统计最优柱面声全息技术的优越性。     

基于高阶矩阵函数的广义逆波束形成改进算法

广义逆波束形成是一种高效的声源识别定位方法,然而其计算稳健性易受随机噪声影响,阻碍了其声源识别动力学水平进一步提高。为改善广义逆波束形成声源识别方法的稳健性,基于高阶矩阵函数提出一种广义逆波束形成改进算法:定义了基于广义逆波束形成的正则化矩阵;对正则化矩阵与波束形成输出进行迭代运算;利用高阶矩阵函数对迭代求解所得广义逆波束形成输出的互谱进行优化。通过数值仿真详细分析了声源频率对波束形成矩阵函数阶次取值的影响,得到阶次的最优取值区间。最后通过数值模型和实验算例对单极子与相干声源进行定位识别,结果表明:改进算法在准确识别声源基础上能有效抑制旁瓣干扰,且具有更高的声源识别精度。     

离散变量结构优化设计的最优综合效能法

针对结构优化问题的位移约束,引入关键约束的界约参数,提出了结构位移统一约束的缩减形式,从而简化了结构优化模型。根据离散变量结构优化问题的特点,提出了效能系数的概念,它衡量设计变量在离散邻域范围内变化对目标函数与约束函数值的影响,并研究了基于效能系数取值分类的四种主要调整方式。根据结构应力和位移约束的影响区域属性,以综合效能最大化为引导,提出了求解离散变量结构优化问题的最优综合效能法。算例结果显示该算法具有良好的优化效率,可求得问题的最优解或获得历史上的最优记录。     

Pekeris波导环境中的水下运动声场仿真研究

对Pekeris波导环境中水下运动声源的声场进行了研究。将Pekeris波导中数值稳定的波数积分解和一维近似的波数积分方法运用于求解运动声源的声场。推导了运动声源声场的二维波数积分表达式,给出一维近似解,并在计算深度格林函数时引入数值稳定的计算方法。在仿真实验中,首先在自由空间条件下验证了一维近似的波数积分方法的准确性;再结合Pekeris波导中数值稳定的波数积分方法来分析运动声源的声场特性。通过改变波导和声源、接收器条件仿真研究Pekeris波导中运动声源声场的频率展宽和频移特性。     

阻尼溶剂抽取法中关键因素取值优化模型

阻尼溶剂抽取法中关键因素包括人工阻尼系数和有限区域尺寸等,对结构-地基相互作用的分析计算有很大的影响。为消除关键因素取值随机性对计算结果的影响、有效控制交界面相互作用计算结果的精确度和计算效率,分析了弹性地基上杆件在不同状态下无量纲动力刚度系数间的相互关系,构建了关键因素取值优化模型。无量纲有限区域大小与人工阻尼系数的函数关系式定义为目标函数,无阻尼无限杆近似计算与解析计算的动力刚度系数差值函数定义为约束条件。已知偏移允许最大值和节点振动幅值衰减目标值,解得无阻尼无限杆近似计算动力刚度系数中关键因素的最优取值。数值算例验证了关键因素取值优化模型及求解方法是合理可行的,能够有效控制模拟计算的精确度和计算效率,亦验证了该模型的工程适用性。     

Primary investigation on sound absorption performance of highly porous titanium foams

A novel sort of cellular titanium foam, whose total porosity was achieved as high as 86%–90% and main pores were spherically millimeter-scaled, was recently prepared successfully by an improved foaming method of melting the metallic powder. This titanium foam showed a good performance of sound absorption, and its sound absorption coefficient could be more than 0.6 in the sound-wave frequency range of 3150–6300 Hz and even exceed 0.9 at the resonance frequency. The main mechanism of sound absorption for this foam should be of interference silencing due to the surface reflection when the sound wave frequency is lower than about 4250 Hz, and the viscous dissipation when the frequency is higher than about 4250 Hz. A reticular product with millimeter-scaled pore size and about 90% porosity was also made by means of slurry-immersed sintering, and the resultant titanium foam might display an effect for sound absorption, but on the whole, its absorption was evidently inferior to that of the cellular product. The corresponding sound absorption coefficient could not be above 0.2 until sound-wave frequency is higher than 3150 Hz, keeping a relatively low value except for resonance occasion only, on which it could reach up to around 0.9 at about 4000 Hz.     

采用特性阻抗匹配的半主动组合吸声材料与结构

由于主动吸声在低频声波入射时方有吸声效果,而在中高频声波入射时,吸声效果不明显。鉴此,采用一种新的半主动吸声方法;即由一层吸声材料和可移动的刚性壁组合结构,改变刚性壁移动的速度,使吸声材料的表面声阻抗与空气的阻抗相匹配,从而使吸声材料的吸声系数达到最大。最后,对平面入射声波进行了数值计算与实验,结果表明：在100～2 000 Hz时,吸声系数能达到0.8～1.0,而对于更高频率的入射声波,用此方法进行纯主动吸声的效果改善不明显。     

基于离散频谱分析的自由衰减振动信号的幅值恢复

加矩形窗截断后的自由衰减振动信号可以看成无限长谐波信号与单边指数函数及矩形窗的乘积,从理论上证明了其连续谱峰值点的频率和相位就是信号的实际频率和相位。分析了连续谱的离散频谱幅值误差影响因素,提出一种新的求解幅值恢复系数的方法,该方法根据已估计得到的阻尼、频率和相位重构幅值为给定值的新信号,然后求解加有限长度指数窗幅值恢复系数。当理论频率位于某条离散谱线上,幅值基本无误差。理论分析和仿真表明,采样频率、阻尼和频率误差的变化对幅值分析精度的影响很大,并且是相互作用的,但当理论频率与采样频率之比fn/fs在区间(0.25,0.4)内,且阻尼在区间(0.005,0.02)时,不论频率误差多大,分析精度均很高,幅值误差小于5%。相邻频率成分产生严重模态耦合时,不能使用该方法。     

基于统计能量法的单双层玻璃窗隔声量分析

根据统计能量法（SEA）的基本原理,给出相关参数、运动方程以及功率平衡方程的表达式。进而在等厚度的单、双层玻璃窗隔声模型中,采用SEA对其隔声性能进行分析。结果表明：在125 Hz～4 000 Hz频率范围内,单、双层玻璃窗模型的预报隔声量与实测数据的误差分别在3 dB和7 dB以内（临界频率除外）,边框有吸声处理的双层玻璃窗较单层玻璃窗的平均隔声量高13 dB左右;在500 Hz～4 000 Hz范围内,空气层的厚度每增加50 mm,双层玻璃的隔声量相应提高1 dB。     

基于INM模型的天津机场飞机噪声污染预测与防治研究

随着我国航空运输业的不断发展,飞机噪声污染问题已经成为限制民航发展的主要问题之一。调查统计了天津机场2018 年实际航空业务量和规划航空业务量,利用INM模型计算飞机噪声并绘制等值线图,根据计算结果分析飞机噪声对周边环境的污染情况。计算结果表明,受航空业务量增加和第三跑道建设的影响,天津机场周边受飞机噪声影响的面积和人数显著增加。结合国际民航组织（ICAO）针对飞机噪声控制提出的“平衡做法”,研究天津机场可以采用的噪声污染防治措施,主要包括减少噪声源、土地使用的合理规划和管理、采用减噪飞行程序。     

用小型传声器阵列测量环境噪声中简单声源声压级

常规声级计测量到的是目标声和环境噪声的总声压,不具备抑制环境噪声的功能。为此使用以球面波函数叠加逼近理论为基础的声波分离方法,用以提升环境噪声中简单声源声压级的测量精度。该方法以小型传声器阵列探头作为测量前端,近场声全息和声波分离为核心计算方法进行实施。为验证该方法的有效性,在全消声室内对关键参数进行了实验验证。实验结果表明,该方法在500 Hz~2 750 Hz频带内,且探头距目标声源5 cm~12 cm的近场区域,可以在环境噪声中得到较精确的目标声源的声压级。     

苏通GIL综合管廊声传播特性仿真研究

苏州-南通气体绝缘金属封闭式输电线路(Gas-Insulated metal-enclosed transmission Line,GIL)综合管廊工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、技术水平最高的超长距离GIL创新工程。通过分析管廊内部结构,建立了其物理模型,根据声学理论,结合管廊布置方式提出两种计算模型,采用有限元方法对苏通GIL综合管廊的声场分布进行计算,并能为管廊内的故障声波定位提供参考。研究结果表明:对于非均匀声源,管廊的平面波截止频率在15 Hz附近。若声源频率低于15 Hz,声波在传播过程中快速转化为一维平面波,可采用"到达时间差法"(Time Difference of Arrival,TDOA)进行定位;如果声源频率高于15 Hz,则需对声波信号做进一步的时域和频域分析以确定适合的定位算法。     

基于频响函数奇异值的模型修正方法

为减少实测环境中噪声的干扰,提出了一种基于频响函数奇异值的模型修正方法。利用计算得到的频响函数重构吸引子矩阵,对其进行奇异值分解,并在受噪声影响时根据极值点数量突变原则选择保留主要特征信息的奇异值个数,确定待修正参数;采用拉丁超立方抽样抽取初始样本点,结合修正参数所对应的奇异值响应,用粒子群算法寻得最优相关系数,构建Kriging模型;以奇异值响应差的平方最小构造目标函数,利用布谷鸟算法求解参数修正值。仿真算例表明:以奇异值作为结构响应,构建Kriging模型能获得较高的修正精度;在频响函数中加入不同信噪比的高斯白噪声,仍能得到较满意的修正效果,证明了该方法对噪声具有较强的鲁棒性。     

Fast,precise, and full extraction of the COM parameters for multielectrode-type gratings by periodic Green's function method

It is very important to extract all four coupling-of-modes (COM) parameters of the electrode cells for the simulation and optimal design of a low loss surface acoustic wave (SAW) filter. A new approach for fast and full extraction of the COM parameters for a multielectrode-type grating is proposed. The field distribution of the wave under the periodic shorted grating is calculated by the periodic Green's function method. The phase of the reflection is determined from the positions of the standing wave node. The transduction coefficient and its phase are determined by the charge distribution at low frequency. The COM parameters of the commonly used electrode width controlled (EWC) single phase unidirectional transducer (SPUDT) is computed. It shows that this is a simple and direct way to extract all the COM parameters for SPUDT and, accordingly, is a powerful tool for the optimization of the filter structure.     

不同构造参数双层窗隔声性能试验研究

通过试验研究玻璃构造形式与规格、开启方式与密封形式、双层窗间距及窗框型材对双层窗隔声性能的影响,分析得出:玻璃构造形式与规格对双层窗的计权隔声量影响较小,其空气声隔声量频率特性曲线相近,低频共振频率主要出现在160~250 Hz范围;外平开/内推拉形式双层窗的隔声性能与双平开形式双层窗相当,均显著优于双推拉形式双层窗,且推拉窗采用包覆式密封条替换普通毛条,对提升外平开/内推拉形式双层窗的隔声量有一定效果;在相同条件下,当两层窗之间的间距大于90 mm时,双层窗构件的计权隔声量相近,隔声性能优于间距为80 mm的双层窗。