Application of RLS adaptive filtering in signal de-noising

针对信号中混有噪声的问题,介绍了一种基于RLS算法的自适应信号消噪系统,并阐述了自适应滤波的原理以及RLS算法的步骤与流程。通过实例仿真,得到了基于RLS算法的自适应消噪系统仿真图。经过对比分析可知,RLS自适应滤波能较好地消除噪声,获得有用信号,从而验证了该方法的有效性和系统的合理性。     

风电叶片单点疲劳加载过程数值仿真与试验

设计了一套风电叶片单点疲劳加载系统,基于拉格朗日方程建立了振动耦合数学模型,对振动特征规律（叶片振幅、电机电流）分别进行数值仿真。当驱动频率与叶片固有频率偏差较小时,固存的机电耦合现象会导致叶片振幅稳定,若偏差增大,叶片振幅则发生剧烈波动。加载源电流跟随叶片振动产生周期性波动,且转速越大,等负载下的电流相对越大,共振时电流达到最大。建立了一套单点疲劳加载试验系统,对振动过程中的叶片振幅和电流进行测试。试验结果验证了数学模型与仿真模型的准确性,该结论为疲劳加载解耦控制算法的制定提供了理论依据。     

风电叶片单轴疲劳试验弯矩匹配智能优化

为了使风电叶片疲劳试验中的试验弯矩与目标弯矩匹配,进而准确获得叶片疲劳特性,提出了采用改进的智能优化算法进行等效配重块布置的智能优化方案。通过模态试验参数辨识确定旋转质量块激振频率应等于叶片一阶固有频率,引入叶片自重作用弯矩分量并构建截面弯矩计算模型。基于差分进化变异的混合粒子群优化算法,以均方误差为适应度函数进行弯矩分布和幅值控制问题联合优化。采用LZ40.3?1.5叶片进行优化技术应用,得出疲劳试验弯矩分布的主要影响因素为激振装置及配重块个数、质量及位置,所设计的算法将关键截面弯矩误差控制在7%以内,验证了单轴疲劳试验弯矩匹配的配重优化方案的正确性及可行性。     

电容式高频振动幅值测量方法研究

针对超声疲劳试验中20 kHz以上的高频振动幅值的测量问题,提出一种电容式高频振动幅值测量方法,并构建了基于该方法的测量系统。文中以振动信号处理为主线,设计基于调幅式的振动解调电路,实现传感器信号的高精度解调;设计频率自适应数字滤波器实现解调信号的动态滤波;设计基于Hilbert变换实现数字包络检波器完成振动信号幅值的精确求解。对基于此方法测量系统的精度和测量范围进行了实验验证,实验结果证明,此系统具有较高的精度和较大的测量范围,其精度优于0.3%F.S.,振幅测量范围最大可至100μm,动态频响超过20 kHz。     

裂纹扩展疲劳试验测控系统研究

针对疲劳裂纹扩展过程中工作载荷的稳定性问题,建立了基于裂纹长度在线测量的谐振式疲劳裂纹扩展试验振幅控制系统,提出了基于裂纹在线测量的自适应改进爬山法、固有频率跟踪方法及振幅模糊PID控制方法。首先采用自行设计的测量系统测得了试件不同裂纹尺寸所对应的系统固有频率,开始疲劳裂纹扩展试验后实时测量了裂纹扩展过程中的裂纹长度,采用所提出的固有频率跟踪算法对系统固有频率进行了跟踪,同时采用模糊PID方法对频率跟踪过程中造成的振幅波动较小进行了控制。实验及研究结果表明,所提出方法在裂纹扩展过程中的振幅控制精度为2%,控制精度高、调整时间短,能较好地满足疲劳裂纹扩展试验的要求。     

线性摩擦焊机振动系统幅相控制策略研究

为保证线性摩擦焊接过程能量输入的稳定性，提高线性摩擦焊机振动系统幅值与相位的控制精度，建立了振动系统目标信号、输入信号与输出信号之间的关系，提出幅相控制策略，设计了幅相控制算法控制器，并采用Simulink建立了系统控制模型，通过模拟仿真，得到了不同焊接参数下的算法输入参数。通过典型参数下的焊接试验，验证了幅相控制的可行性。根据焊接过程参数分析了不同控制方法的控制效果，结果表明采用所设计的幅相控制策略，焊接过程中振动系统的振幅误差为1.2%，相位误差为0.16°。     

改进的最小二乘自适应滤波陀螺仪去噪方法

为了降低微机电系统(MEMS)陀螺仪输出当中的噪声分量,提出了一种基于随机加权方法下的抗野值递推最小二乘法(RLS)自适应滤波算法。标准RLS算法的基本思想是对于所有已输入的信号而言,尽量使得在每个时刻对数据块估计的平方误差的加权和最小,这也是RLS算法对于非平稳信号的适应性要比其他滤波算法好的重要原因。针对标准RLS算法中野值对其滤波精度的影响,同时,复杂的非平稳环境也会对其有一定的影响。所以,提出并验证了随机加权方法对RLS算法的抗野值处理,并将提出的改进算法应用到了MEMS陀螺仪的去噪研究中,改进后的算法不仅可以很好的去除单个野值对滤波的影响,而且对于野值连续成片出现的情况,也能结合算法的适应性很好的保持滤波的稳定性。     

基于Rao-Blackwellizedli粒子滤波的多特征融合多光谱目标自适应跟踪

针对复杂背景下视频目标跟踪的实时性和可靠性问题,提出了基于Rao-Blackwellized粒子滤波的颜色矩形特征和方向边缘信息融合的自适应跟踪算法。该算法采用Rao-Blackwellized粒子滤波提高滤波算法性能,采用积分图像快速计算颜色特征和方向边缘信息,根据跟踪实际情形,利用模糊逻辑自适应调节各特征权值,提高算法的跟踪速度和精度。视频跟踪仿真试验表明该算法是稳健的,能够在复杂的背景下对可见光及红外等运动目标进行有效、可靠的跟踪。     

多项式拟合方法在目标跟踪中的应用

文章在经典RLS自适应滤波算法的基础上.引入曲线多项式拟合的方法;在位置滤波的同时.应用多项式拟合的方法估计出目标运动的速度值.仿真结果表明滤波效果得到改进。     

风机叶片疲劳加载振动频率特性分析与试验

针对风机叶片疲劳加载过程振动特性,建立旋转偏心块驱动的叶片疲劳加载系统动力学模型。基于拉格朗日方程推导出系统的数学模型,利用平均法近似解析系统动力学方程,得出振动过程中电机转矩平衡方程。分析振动频率的变化规律,建立仿真模型,对系统频率捕获过程进行数值仿真,揭示系统的自同步振动特性。风机叶片疲劳加载试验表明:叶片在受迫振动时,叶片振动频率并不总等于驱动频率;驱动频率与叶片固有频率偏差较大时,叶片振动幅值及频率波动明显;频率偏差在较小区间范围(0.47~0.62Hz)时,偏心块驱动系统与叶片容易发生频率捕获,振幅较小并趋于稳定;在负载转矩较大而电机功率不足时,偏心块会发生转速跳变。     

基于自适应滤波的超声TOFD的近表面缺陷检测

为了解决超声衍射时差法图像近表面盲区直通波与缺陷信号混叠的问题,提出了一种基于自适应滤波的近表面缺陷信号处理方法。采用Comsol软件建立了TOFD近表面缺陷的二维有限元模型,根据超声波传播过程及A扫描信号分析了近表面盲区产生的原因;通过RLS自适应滤波算法分别对距离上表面3 mm和10 mm的仿真信号进行了处理,有效分离出了一维混叠信号中的缺陷信号,经过数值计算得到了误差较小的缺陷长度信息;利用自适应滤波技术对TOFD图像进行了处理,完整地将隐藏在直通波下的缺陷信号提取了出来。研究结果表明:RLS自适应滤波能够有效解决近表面盲区问题,提取混叠在直通波下的近表面缺陷信号。     

一种新型RLS算法的研究及其在数控加工中应用

针对自适应滤波最小二乘算法（RLS算法）计算量庞大等缺陷,研究了复合反馈神经网络在实数域中的运用,提出了一种基于复合反馈神经网络的新型RLS算法,并应用该算法和交流伺服电机电流进行切削力的间接检测。     

风电机组叶片共振疲劳加载系统及试验

设计了一套共振型风机叶片疲劳加载系统,基于能量法对系统动力参数匹配及能量耗散计算,并与强迫加载模式对比分析,考虑叶片振动特点,制定了共振疲劳加载控制策略。利用虚拟仪器技术与控制器方式,对数据采集、存储及分析,趋势二分法快速定位共振频率,实现共振频率跟踪,完成叶片疲劳加载系统测试。试验结果表明,系统共振频率搜索与跟踪效果较好,共振时叶片加载点的振幅误差保持在±5%之内,加载点的刚度没有明显变化,试验精度与效率得到提高。     

基于Widrow-Hoff学习算法的液压系统同步控制策略研究

针对多点动态加载系统中多路液压伺服系统特性不一致造成响应不同步的问题,提出一种基于Widrow-Hoff神经网络学习算法的液压缸同步控制策略,即通过迅速地调整控制系统输入正弦信号的幅值和相位,使多路系统的响应在短时间内达到同步.讨论了算法的稳定性并将此算法应用于实际加载系统.仿真和试验表明,此控制策略能够有效地协调多路液压伺服系统工作,从而达到同步加载的目的.     

基于自适应滤波算法的超声波气体流量计

针对超声波气体流量计在使用过程中普遍存在的测量精度不高、稳定性差等问题，提出并实现了基于时差法和新型自适应滤波算法的超声波气体流量计。该流量计硬件部分由STM32F103主控芯片、高精度计时芯片TDC-GP22等组成，保证了系统的计量精度；软件部分采用了一种改进型卡尔曼滤波算法，在保证滤波效果的同时有效提高响应速率，并且将其与算术平均滤波相结合，根据流体渡越时间差的变化率提出了新型自适应数据滤波算法。通过实验对比发现，该新型滤波算法有效降低了系统的测量误差，在0.25～40 m³/h流量范围内，系统的最大测量误差为1.08%,满足1.5级精度标准，同时使得系统零漂减小为原来的一半，大大提高了系统的稳定性，满足了实际工程应用的需要。     

风电叶片多角度疲劳力学性能检测装置

鉴于当今世界能源危机和环境问题日益显著,风能作为清洁能源得以快速发展,针对风电叶片在服役过程中容易出现的断裂、疲劳失效等问题,综合设计一种基于风电叶片多角度疲劳力学性能检测装置.该装置的设计,采用电磁感应原理对叶片进行多角度加载,通过传感器、超声波检测等手段实现对叶片多点、多角度检测,具有加载频率可调、幅值可调、加载位置可调、加载角度可调等特点,更贴近叶片的服役工况.     

摆锤共振型风电叶片疲劳加载系统研究

作为风电叶片检测必不可少的一个环节,叶片疲劳检测越来越受到人们的关注.该文列举了几种目前常用的疲劳检测方法,重点介绍了摆锤共振型叶片疲劳加载系统,并提出了基于激光测距传感器位移反馈的闭环控制系统.摆锤共振型疲劳加载方案需要工作在共振状态,因此通过试验获取共振频率非常重要.该文提出并对比分析了两种共振频率搜索的控制策略,认为频率扫描法操作简单,但是当搜索规模较大时宜采用趋势二分法快速定位共振频率.     

面向滚珠丝杠进给系统位移波动特性的自适应滤波方法研究

针对数控机床进给系统位移波动对加工精度、加工质量的影响等问题,将自适应滤波技术应用到了滚珠丝杠进给系统运动控制领域。采用了最小均方误差准则,根据误差源选取了参考信号矢量,确定了自适应滤波器的阶数;通过参考信号矢量各权值系数迭代求解,从而自适应调节滤波器输出,提出了一种基于多维参考信号的自适应滤波算法;在开放式伺服实验平台上对该算法进行了实验验证。研究结果表明:自适应滤波算法可以有效地抑制多频位移波动,算法作用下谐波幅值被抑制了50%～70%;在不同进给速度和不同负载力矩下,自适应滤波算法均有较好的谐波抑制效果,且可以有效地改善滚珠丝杠进给系统运动的平稳性。     

铝合金初期塑性变形与疲劳损伤的非线性超声无损评价方法

利用传统超声检测方法或其他无损检测方法难以实现金属初期塑性变形和疲劳损伤的检测.为了解决这一问题,利用基于二次谐波的非线性超声检测方法,研究2024-T4铝合金的初期塑性变形与疲劳损伤缺陷的测试过程;建立非线性高能穿透法超声检测系统,发现超声非线性系数与铝合金残余塑性变形和疲劳损伤程度具有单调相关关系;通过改进试验方法,利用压电晶片的滤波效应,成功减小试样前端非线性的试验来源,提高了检测的鲁棒性.试验结果表明通过利用晶片的滤波效应,选择合适的激励频率能够减小前端仪器的非线性对试验结果的干扰,使基于二次谐波幅值的超声非线性系数能够作为表征铝合金初期塑性变形和疲劳损伤程度的特征参量应用于实际的检测过程.     

电液伺服疲劳试验机波形幅值的模糊补偿

在应用电液伺服疲劳试验机对试件进行疲劳性能测试时,随着试验信号频率的增加,试验机所施加到试件上的实际载荷与设定载荷相比会出现幅值衰减的现象,直接影响试验结果的准确性.通过对实际输出波形幅值的检测,将设定幅值与检测幅值的偏差及其偏差变化率作为模糊控制器的输入,经模糊推理得出补偿因子.应用补偿因子对波形的幅值进行实时修正,提高了试验结果的准确性.为充分保证控制过程的实时性,将内环PID(Proportional Integral Derivatie,简称PID)控制算法及外环波形补偿算法分别放在不同的线程中运行.试验结果表明,所提出的波形补偿算法具有精度高、快速性好的特点,能够满足高精度疲劳试验的要求.