基于小波分析与Burg功率谱的主轴故障诊断研究

针对往复式活塞隔膜泵主轴的故障具有非平稳性和不确定性,且易受各种噪声干扰,提出了一种采用小波分析与Burg功率谱相结合的故障诊断方法。首先对采集到的原始振动信号进行小波分析处理,去除噪声,提高信噪比,再对去噪后的振动信号进行Burg功率谱分析,最后通过研究和分析振动信号的功率谱特征变化情况,实现了对设备故障的有效诊断和研究。     

Burg最大熵及其在切削颤振研究中的应用

采用Burg最大熵法对CAK5085si型数控车床切削颤振信号进行分析:介绍了Burg最大熵谱估计法,并用此种方法获得颤振信号的功率谱。通过与自相关功率谱估计进行比较,表明了Burg最大熵谱估计不仅具有较高的频率分辨率,而且还可以反映颤振信号的主频带的变化情况,这为机床切削颤振研究以及机床故障预测提供了一种简单有效的新方法。     

交通环境振动测试数据中暗振动去除的ANFIS法

轨道交通引起的环境振动测试数据中混杂着暗振动的成分。提出了一种去除暗振动的自适应神经模糊推理系统(adaptive neuro-fuzzy inference system,简称ANFIS)法,阐述了其基本原理,给出了该法的具体实现步骤。通过一条列车引起的地面振动加速度时程与一条暗振动加速度时程叠加得到现场实测振动加速度时程,采用提出的ANFIS法及其他几种已有方法对该算例进行了去除暗振动的计算,并进行了对比分析。几种方法计算的时程均方根误差分别为:谱幅值修正法0.414mm/s~2,自功率谱法0.363mm/s~2,自互功率谱法0.261mm/s~2,ANFIS法0.074mm/s~2,可见,ANFIS法均方根误差最小;几种方法计算的加权振级VLz分别为:振动级修正法63.842dB,谱幅值修正法62.894dB,自功率谱法63.859dB,自互功率谱法63.802dB,ANFIS法63.805dB,ANFIS法计算结果与真实交通振动值63.815dB最接近。结果表明,在时程、傅里叶谱、功率谱密度及振动级的计算上,ANFIS法计算结果都与真实交通振动值非常接近,产生的误差比其他已有方法更小。     

基于功率谱的美声发声特征提取

为了更好地研究歌唱中科学发声的特点，提出了一种基于功率谱的美声发声特征提取方法。首先，利用Burg法功率谱估计分别对正确和错误的美声信号进行分析；其次，针对功率谱曲线差异较大的地方，运用最小二乘法进行了函数多项式的拟合；最后，提取其多项式系数作为特征。采集了某音乐学院3名美声老师和5名美声新生共400条女高音信号并进行分析，结果表明，在功率谱曲线的5 kHz和10 kHz处，2种信号有着较大的差异，经过上述方法提取特征后，根据其样本的箱式图即可以明显区别正确与错误发声，识别率可达100%。相比之下，如果直接运用反向传播（back propagation，简称BP）神经网络识别功率谱信号，其识别率仅为95.23%。该研究成果从振动理论的角度对美声发声的辅助训练提供了技术支撑。     

Burg算法与自相关在科氏流量计中的应用

为提高谱分辨率,将Burg算法引入科氏流量计频率解算,无需对窗口之外数据假设。Burg算法谱分辨率受信号初相以及信号噪声影响,对Burg算法进行分析和改进,并引入自相关算法,解决初相以及噪声的影响。建立了科氏流量计的信号模型,用Matlab对本算法进行仿真验证,算法的解算精度优于一般流量计的要求,算法可以用于科氏流量计频率解算。     

离散频谱的幅值,相位和频率的校正方法及误差分析

在分析近年国内外各种谱分析修正方法优缺点的基础上。系统的提出或总结了三种对幅谱或功率谱进行校正的方法，用以解决离散频谱当谱峰没有对正峰顶，有能量泄漏所滞来的较大误差。第一种方法是离攻频谱三点卷积幅值修正法。它是在已求出的加能量恢复系数的多段平均功率谱的基础上，采用系数为Ｌ的三点序列与功率谱进行卷积得到修正幅值的功率谱，并从理论上进行误差分析，指出这种方法的优点是简便易行，运算速度快，精度高（误差最     

参数不确定性车辆的复合随机振动分析

提出了虚拟激励-快速摄动法来研究路面随机激励和不确定车辆系统的复合随机振动问题。采用虚拟激励法将随机激励转化为简谐激励,推导了车辆振动响应功率谱密度的表达式,然后基于快速摄动法计算垂向加速度均方根值的变异系数,由响应的变异反映复合随机对车辆结构振动响应的影响。对参数不确定1/4车辆模型的仿真分析表明:当悬架结构参数和轮胎刚度变异系数为0.1时,垂向加速度均方根值的变异达到18.81%,与蒙特卡洛法相比,本文方法计算速度显著提高,且误差在5%内。     

螺旋和渐开线运动误差测试和谱分析

本文介绍了所建立的长光栅式传动链误差测量装置,成功地应用于滚齿机差动链螺旋运动误差和磨齿机展成链渐开线运动误差的测量。本文采用了所提出的以Marple 快速递归法估计最大熵谱参数,用FFT 法求出功率谱并估算频率,再由循环下降法估计幅值和相位的最大熵谱线估计法,对所测误差曲线谱分析表明该法频率定位准确,幅值估值精度高,能准确诊断误差源,特别适用于螺旋、渐开线运动传动链误差一类的短记录数据的谱分析。     

基于MATLAB的时域路面不平度仿真研究

在MATLAB/Simulink平台下利用滤波白噪声生成法重构时域路面不平度模型,模拟输出路面不平度曲线,采集模拟生成的路面不平度幅值信号,用周期法生成路面不平度仿真模型功率谱密度(PSD),并与国际标准路面不平度功率谱进行比较,分析了仿真误差。     

齿轮齿面误差的二维谱估计与误差诊断

本文提出了一种改进的二维Kimura 谱估计法,并应用于估计斜、正齿轮齿面周期误差的频谱结构以实现误差诊断和精度评价。二维功率谱较一维功率谱能更好的揭示齿面波形的空间特征和全面诊断加工系统的误差源。     

基于DSP的AR谱估计的实现

为实现实时在线谱分析,将数字信号处理(DSP)技术应用到AR功率谱分析中.利用Burg算法对AR模型进行参数估计,建立AR模型与数据之间的关系,并通过编程实现模型自动定阶.在旋转机械故障模拟实验平台上对齿轮箱进行实测,通过与B&K公司Pulse Labshop分析系统的FFT谱对比试验.结果表明:AR谱和FFT谱所得结果一致,并且AR谱具有较好的分辨率、谱峰突出等优点,在机械故障诊断中具有较好的前景.     

自于自回归（AR）谱估计的高精度超声晶粒尺寸估计技术的研究

由于ＤＦＴ谱估计方法的谱“泄漏”，导致基于这种谱的分析超声晶粒尺寸估计结果误差较大。本文采用自回归谱估计方法，克服了传统ＤＦＴ方法的缺点，精确地重构材料特征函数功率谱，提高了晶粒尺寸估计精度，尤其在材料晶粒局部特性定量评价方面，本文方法具有很高的实用价值。     

重型商用车驾驶室悬置系统的参数优化

以某重型商用车驾驶室空气悬置系统的实车参数为基本数据,利用ADAMS软件建立了多体动力学模型,通过与道路试验对比验证了模型的准确性。采用客观评价方法,对驾驶室悬置系统进行了舒适度评价。采用正交试验方法,以驾驶室质心处的垂向加速度功率谱密度曲线峰值最小为优化目标,以驾驶室悬置元件刚度、阻尼为变量,对驾驶室悬置系统进行了优化。从优化前后的对比中可以看出,采用优化后的驾驶室空气悬置参数可使驾驶室的乘坐舒适性有一定程度的提高。     

振动台功率谱复现算法

传统的振动控制技术将初始辨识的系统频率响应函数贯穿使用于振动控制的过程中;针对液压振动台系统的时变特性,提出使用基于最小均方误差(least mean square,简称LMS)的自适应算法在线辨识系统的频响函数.平滑周期图功率谱估计法相对现代谱估计法分辨率较低,提出自回归(auto-regressive,简称AR)模型法对振动系统响应信号进行功率谱估计,利用尤利-沃克(Yule-Walker)方程求解AR模型参数,并给出AR模型阶次确定的方法.利用自行开发的基于DSP和ARM多处理器信号处理系统对功率谱复现进行软硬件仿真.结果表明,此方法对振动台功率谱进行复现,复现精度优于传统功率谱复现算法.     

横置液压缸式转向机构优化设计与性能研究

为使叉车横置液压缸式转向机构转向时的功率最小,以液压缸推拉力最大值最小为优化目标,以最大转角误差为约束条件,采用ADAMS内置优化算法OPTDES-SQP进行优化设计,优化过程中设计变量设置三组初始参数且约束条件多次取值,最后对比优化结果;采用蒙特卡洛法研究了优化后转向机构的最大转角、最大转角误差和液压缸最大推拉力等参数的相关性。研究结果表明:ADAMS内置优化算法能够实现转向功率减小的目的,但存在局限性,优化过程中出现了部分优化结果不满足约束条件的情况;约束条件多次取值并对转向机构进行优化,优化后转向机构间的最大转角与最大转角误差呈正相关关系,最大转角与液压缸最大推拉力呈负相关关系,最大转角误差与液压缸最大推拉力呈负相关关系。     

机床几何位姿误差对强力刮齿加工精度的影响及修正

为减小机床几何位姿误差对强力刮齿加工精度的影响,分析了刮齿法向轮廓误差对各项几何位姿误差的敏感性,并给出了误差修正方法。基于齐次坐标变换理论,根据机床结构建立含误差的机床运动传递链。由刮齿加工成形原理,建立含误差的齿面方程及几何位姿误差与齿面法向轮廓误差的映射关系,分析法向轮廓误差对各项几何位姿误差的敏感性,得到敏感误差项。提出一种实际逆向运动学方法求解刮齿加工成形函数,从而获得误差修正后的数控代码解析表达式。以圆柱内齿轮刮削为例,仿真切削并分析了几何位姿误差修正前后的法向轮廓精度,结果表明所提方法可有效修正机床几何位姿误差导致的加工误差,提高刮齿加工精度。     

功率与载荷协同控制的风力发电机偏航控制策略的优化

采用GH Bladed对风力发电机组进行仿真,深入分析风力发电机组偏航误差与风力发电机组功率及风力发电机组偏航轴承载荷的关系,提出了基于功率与载荷协同控制的风力发电机组偏航系统控制策略的优化方案。通过对比可知,采用优化后的偏航系统控制策略,偏航轴承的极限载荷得到很好的控制,同时提高了风力发电机的发电量。     

一种Kaimal谱的修正方法及算法实现

本文发现了脉动风速方差模拟值与设定值存在着误差,分析了引起误差的原因。得到了在不同的湍流尺度与风速比值L/U的情况下,截止频率和初始频率对模拟风速方差的影响,给出了截止频率和初始频率的推荐值,并对Kaimal谱进行了修正。运用修正后的Kaimal谱及平稳随机过程方法,得到了模拟脉动风速时程数据。实例数据表明:模拟脉动风速数据的标准差符合工程应用要求,模拟功率谱与目标风谱吻合得很好。     

电感电压部分补偿交流功率法测量磁心损耗研究

磁性元件作为功率变换器的重要组成部分,其磁心损耗的精确测量对磁性元件的优化具有重要意义。为了提高传统双绕组交流功率法测量高频激磁磁心损耗的测量精度,本文详细分析电感电压补偿交流功率法的测量原理及其误差来源,基于电感电压补偿交流功率法在非完全补偿的情况下测量高阻抗角磁性元件磁心损耗时误差仍很大的问题,本文提出了电感电压部分补偿交流功率法精确测量任意波形激励下的磁性元件磁心损耗。最后建立测量平台,在非完全补偿条件下,该方法测量50 kHz正弦波激磁的金属磁粉芯磁心损耗的最大相对误差为13.54%,50 kHz矩形波激磁的金属磁粉芯磁心损耗的最大相对误差为9.8%,实验验证该方法可精确测量正弦波激磁和方波激磁的高阻抗角金属磁粉芯的磁心损耗。     

汽车底盘耐久性载荷加速编辑策略

载荷谱编辑方法和损伤保留比例共同影响载荷编辑质量。以试验场实测转向节应变数据为参照,应用损伤保留编辑法和小波变换编辑法,获取不同损伤保留比例的轮心6分力信号加速谱。从压缩效率、功率谱密度、穿级计数、雨流计数和统计参数方面分析编辑方法和编辑参数对加速谱质量的影响。通过疲劳仿真对比不同编辑方案对零件疲劳分析精度和分析效率的影响。结果表明,损伤保留比例设定不低于90%是保证载荷谱编辑质量的前提。损伤保留编辑法和小波变换编辑法的疲劳分析精度接近,但损伤保留编辑法的加速效果更佳。采用损伤保留编辑法保留原始载荷95%损伤量为最佳编辑方案,加速谱的时间压缩近50%,疲劳寿命仿真误差控制在5%以内且仿真效率提高215%,为提高耐久性载荷的编辑质量提供参考。