基于次级通道在线辨识新算法的振动主动控制

提出一种基于改进滤波型最小均方(filtered-X least mean square,简称FXLMS)算法次级通道在线辨识方法,将其应用到结构自适应振动主动控制中。该算法可以消除主动控制环节和次级通道辨识环节相互影响,加快系统的收敛速度,并有效消除附加随机信号对待控制区域残余振动的影响,简化了系统算法的复杂度。将该方法基于LABVIEW进行振动控制仿真,从收敛性能和振动控制效果两方面进行比较,得出其改进优势。以简支梁为控制对象,用本研究方法进行结构振动主动控制的试验研究。结果表明,该控制系统对简支梁的振动响应有很好的抑制作用,说明该基于次级通道在线辨识的主动控制方法的有效性。     

轨道不平顺影响下高速列车齿轮传动系统的振动特性分析

为了分析高速列车齿轮传动系统在轨道不平顺激励影响下的振动特性变化规律,利用动力学软件SIMPACK建立包含齿轮传动系统的整车动力学模型,分别在大、小齿轮内部布置测点,进行无轨道不平顺和有轨道不平顺工况下的动力学仿真实验,获得高速列车时速250 km/h时大、小齿轮的振动加速度。对大、小齿轮横向、纵向和垂向振动加速度幅值进行频域分析,并对比分析了齿轮传动系统在有、无轨道不平顺工况的振动幅值、频谱分布。结果表明,由于轨道不平顺激励的影响,高速列车齿轮传动系统的横向、纵向和垂向振动加强,振动加速度均增幅明显,其中,垂向振动加速度变化幅值最大。齿轮传动系统的振动频率主要集中在0~400 Hz,小齿轮和大齿轮横向振动受轨道不平顺的影响规律一致,但小齿轮受到纵向振动的影响略小于大齿轮,小齿轮受到垂向振动的影响略大于大齿轮。     

以可控式薄板振动为次级声源的有源噪声控制实验研究

提出应用于有源噪声控制的改良自适应滤波算法,然后搭建管道噪声有源控制实验装置,并分别以可控式薄板振动和扬声器作为次级声源进行管道有源噪声控制实验研究。结果表明:在低频段时,以可控式薄板振动为次级声源的有源噪声控制效果小于传统的扬声器,但在中、高频时降噪效果较为明显;在1 200 Hz以后管道截止频率之前,次级声源为平板时,控制前后管道下游的衰减量可达50 dB,相较于传统的次级声源扬声器高出了约10 dB。在管道有源消声中,由于平板声源具有较好的指向性,因此可从管道噪声主动控制扩展到空间噪声主动控制,以此来弥补平板在低频声辐射能力不足的缺点。     

装甲车辆齿轮主传动系统的建模与辨识

为了实现装甲车辆齿轮主传动系统的在线检测与诊断,在介绍对装甲车辆齿轮主传动系统进行故障诊断与预测必要性的基础上,运用镜像映射变换(FHR)算法实现了系统的建模与辨识。具体的建模过程包括对实测数据的检验与预处理、模型形式的选择、模型参数的估计和模型适用性检验等内容。通过对装甲车辆齿轮主传动系统的振动信号测试与分析,分别建立了单输入单输出及多输入多输出系统的受控AR模型,辨识了系统参数。通过实测结果与辨识结果的对比分析,表明该方法是正确、有效的。     

发动机断齿故障机理的动力学仿真分析与实验研究

以一台直列六缸发动机为研究对象,建立发动机齿轮传动系统(曲轴、曲轴齿轮、中间齿轮、凸轮轴齿轮和凸轮轴)的模型,运用ADAMS多体动力学仿真软件,模拟分析凸轮轴齿轮在正常运行和断齿故障及凸轮轴轴向窜动和中间齿轮径向振动两种故障下,凸轮轴齿轮的频率变化情况,并与实际故障案例进行了对比分析。结果表明,当凸轮轴齿轮发生断齿故障时,其基频、三倍频和四倍频均会增加,且各阶频率都会增大,这与实际故障案例非常吻合;当凸轮轴发生轴向窜动和中间齿轮径向振动时,便会引起凸轮轴运动过程中的基频、三倍频和四倍频的增大,各阶频率的明显增大,因此以上两种情况都有可能造成齿轮不平稳运行,导致断齿故障的发生。     

基于FXLMS算法的主动噪声控制降噪效果研究

分析了基于FXLMS算法的离线辨识与在线辨识主动噪声控制系统,通过Matlat对系统模型进行建模与仿真,着重比较在线辨识与离线辨识系统模型在稳定性和收敛性等方面的差异,及影响FXLMS算法性能的因素。     

含故障传动系统齿轮-轴承耦合动力学特性研究

针对齿轮传动系统工作环境复杂,故障率高的问题,对传动系统进行动力学分析并探究其故障机理。根据Hertz接触理论考虑轴承钢球离心力的作用,建立深沟球轴承时变刚度模型。利用能量法得到正常与含裂纹故障齿轮的时变啮合刚度。利用集中参数法建立齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学模型。考虑齿轮传动系统传递误差、时变刚度等参数激励因素,对齿轮传动系统的动力学特性进行仿真分析,得到了传动系统的振动加速度,分析了裂纹故障对齿轮动态响应的影响;通过台架试验验证了模型的正确性。研究结果表明:建立的动力学模型能够很好地描述含故障齿轮传动系统的动力学特性,在时域波形图中,由于裂纹故障的存在会产生周期性的冲击信号,同时频谱图中在啮合频率的周围会产生边频带。     

齿面摩擦和啮合刚度对双渐开线齿轮传动动态特性的影响研究

针对双渐开线齿轮传动动态特性问题,通过建立双渐开线齿轮的有限元模型,综合考虑齿面摩擦与齿轮啮合刚度二因素,对双渐开线齿轮传动系统进行了有限元模态分析,运用响应曲面法研究了齿面摩擦与齿轮啮合刚度对双渐开线齿轮振动变形和模态频率的影响;选取不同模态阶数对双渐开线齿轮传动系统进行了动态特性研究,分析了不同模态阶数下双渐开线齿轮的振动变形与模态频率变化状况。研究结果表明,随着齿面摩擦因数与齿轮啮合刚度的增加,不同模态阶数下双渐开线齿轮传动系统各阶振动变形与模态频率均显著增加,齿面摩擦与齿轮啮合刚度对双渐开线齿轮传动动态特性有一定影响,在对齿轮传动系统进行动态特性研究时,必须对齿面摩擦与齿轮啮合刚度进行充分考虑。     

齿轮传动动态系统辨识及修形研究

利用自动控制理论研究实际工况下齿轮传动的动态性能, 通过系统辨识算法, 建立了直齿圆柱齿轮传动周向振动和噪声之间的差分方程模型, 此模型能够准确描述齿轮传动系统的动态特性。根据齿轮传动周向振动和轮齿变形之间对应关系, 对降低齿轮传动噪声的齿廓修形曲线进行了优化设计, 并进行了试验验证。为齿轮传动系统的修形、减振、降噪和优化设计提供了一种新的研究方法。     

车辆传动系扭转振动主动控制研究现状及趋势

阐述了传动系扭转振动主动控制的近期研究成果。从3个方面进行阐述了二(三)自由度电传动系统扭转振动控制研究、传统内燃机车辆传动系扭转振动控制研究、电动车辆传动系扭转振动控制研究。总结了电动车动力传动系统的振动(噪声)现象,指出传统车辆简化模型的局限性,提出了传动系统振动主动控制的新目标。围绕集中驱动式电动车动力传动系统的特点,从电机激励特性、常啮合结构特性、振动频率宽泛性、系统性4个方面对电动车传动系统主动控制的基础模型进行了展望。     

直升机旋翼传动系统固有振动特性的研究

在不同的转速条件下对旋翼传动系统的扭振响应进行了测量，从而对整个系统的固有振动特性进行了在线辨识，并与理论分析结果进行了对比。分析结果表明，带有旋翼的齿轮传动系统具有不同于其它齿轮传动系统的特性，即其动态特性随转速不同而发生变化。这为该类齿轮传动系统的动态设计及动力学分析提供了依据。     

一种含次级通道在线辨识的窄带主动噪声控制系统

分析了噪声危害设备产生的谐波噪声,特别是以500 Hz或600 Hz以下的低频成分为对象,介绍了主动噪声控制(ANC)技术的原理、意义及发展现状。在实际声学场所,由于控制系统易受初级噪声功率、残余噪声幅值等因素影响而不稳定。在分析控制系统收敛条件的基础上,通过对系统误差引入一个比例因子从而改进系统模型,并以一维管道为实验平台,基于高速数字信号处理器(DSP)设计了含次级通道在线辨识的主动噪声控制器。实验结果表明,在250 Hz左右的频段上能够达到16 dB的降噪效果。     

齿轮传动系统的动力学与模态分析

为了提高齿轮设计的准确性,结合UG软件参数化建模功能,建立齿轮传动三维实体模型。利用ADAMS软件对齿轮传动系统进行了动力学分析,在高速传动中施加实际传动载荷,得到了齿轮传动系统的振动频率范围和高频率点。通过ANSYS Workbench软件对齿轮传动系统和单一齿轮模型进行模态分析,得到齿轮传动系统和齿轮模型的固有频率和振型,通过与动力学分析得到的频率进行对比,验证了齿轮传动系统的设计准确性,从而为今后齿轮的传动分析提供了数据支持,并为传动过程中的故障分析提供了参考。     

飞行器垂直尾翼H∞鲁棒振动主动控制

以飞行器垂直尾翼模型为研究对象,将H∞鲁棒控制理论的混和灵敏度方法用于解决尾翼模型的多模态振动主动控制问题.通过对垂尾振动控制系统不确定性分析,选择了权函数,设计了H∞控制器并对控制器进行了适当的降阶处理,并对垂尾模型的多模态振动控制进行了主动控制试验.结果表明,结构前三阶模态振动(模态频率分别为3 Hz,5,7 Hz和27Hz)的振幅分别降低了11 dB,11 dB和2 dB,取得了较好的控制效果,验证了H∞控制理论应用于垂尾结构多模态振动主动控制的可行性和有效性.     

斜齿轮-转子-轴承弯扭轴耦合振动特性分析

为研究风电齿轮箱中高速级斜齿轮传动系统的动力学特性,在同时考虑输入/输出扭矩的时变性、齿轮偏心、综合传递误差、重力激励以及支撑轴承的非线性等因素的影响下,应用集中质量参数法建立了多自由度斜齿轮-转子-轴承弯扭轴耦合的动力学模型。在此基础上推导了风电齿轮箱高速级斜齿轮传动系统的动力学微分方程,并分析了转速、齿轮偏心、轴承游隙等参数对传动系统振动响应特性的影响。研究结果表明:由于弯扭轴耦合的作用,传动系统中扭转振动位移明显大于横向和轴向振动位移,故系统以扭转振动为主。随着转速的逐渐升高,振动位移显著增大,频率幅值发生明显的波动并且在转频附近出现了连续谱。随着偏心的增大,系统中各位置振动幅值明显增加,但对扭转方向的影响大于对横向和轴向振动的影响。轴承游隙对斜齿轮系统的动态特性影响不大,但轴承有其自身的谐振频率,在系统设计阶段需要注意避开轴承的变刚度频率对系统的影响。研究结果为风电齿轮箱传动系统的动态特性分析和故障诊断奠定了一定的基础。     

基于神经网络的机翼振动主动控制

根据DARMA模型提出了简单易用的神经网络控制方案，该方法采用线性人工神经网络对系统动态特性进行在线辨识，并利用辨识得到的信息，采用BP神经网络对系统进行控制，将该算法应用于飞机机翼振动主动控制数值仿真。仿真结果表明，该方法能减少算法的计算量，压缩计算时间，便于提高系统采样频率，使得自由振动和调频振动的抑制成为可能。     

基于指数窗截取递推最小二乘法的齿轮啮合刚度辨识算法研究

齿轮在机械传动系统中有着广泛应用,由于齿轮啮合过程中参与啮合的轮齿对数周期变化,因此,齿轮啮合刚度为时变参数,在啮合时会产生啮合振动。当齿轮副出现齿根裂纹时,啮合刚度会减小,齿轮啮合产生的系统振动响应也发生改变,通过振动响应辨识齿轮啮合刚度能够监测齿轮副的健康状态。针对齿轮啮合刚度的时变特征,提出了基于指数窗截取递推最小二乘(Exponential window recursive least square,EWRLS)算法和振动信号瞬时频率的齿轮啮合刚度辨识方法。进行啮合刚度辨识时,EWRLS算法将输入、输出齿轮的转速曲线分别作为辨识输入信号和观测信号,使用指数窗函数进行数据截断,使用递推最小二乘算法估计系统参数。为了计算输入、输出齿轮的转速曲线,使用经验模态分解(Empirical mode decomposition,EMD)方法将振动信号分解为具有不同变化频率的本征模态函数(Intrinsic mode function,IMF),并根据IMF的平均频率重构输入、输出齿轮的特征信号。通过Hilbert变换计算特征信号的瞬时频率曲线,从而获得各齿轮的转速曲线。使用仿真和实测信号对算法进行验证,结果表明,EWRLS算法能够辨识齿轮副的时变啮合刚度。     

试验用齿轮箱轴系耦合振动有限元模态分析

由于齿轮传动系统中各转子间的运动相互联系、相互影响、相互作用,使齿轮传动系统的振动特性有别于单轴齿轮系统。在有限元分析软件ANSYS中建立齿轮-转子-轴承耦合系统振动模型,计算该系统的固有频率、振型云图,为后续的整机系统振动响应分析作铺垫。运用此方法可以在传动系统设计时避开齿轮箱啮合工作频率,避免由机械共振造成的整机故障,并为齿轮箱系统故障诊断提供理论支持。     

行星传动系统振动信号数学模型及特征频率分析

在行星传动系统振动信号频谱中,存在类似于定轴齿轮传动系统故障信号的调制边带。为了研究行星齿轮传动系统的振动机理,深入研究行星齿轮啮合过程振动信号的传递特点,通过试验与仿真,分析验证了齿圈固定式行星齿轮箱振动信号受传递路径影响的变化规律,结合行星齿轮啮合过程中啮合力的周期性变化影响,推导了行星齿轮传动系统振动信号数学模型。通过仿真分析了两种不同结构类型行星齿轮传动系统振动信号的频谱特性,并分析了啮合频率周围调制边带产生的原因。最后进行了风电齿轮箱的现场测试,通过分析实测振动信号验证了所建立数学模型计算结果的正确性。     

一种研究齿轮传动动态性能的新方法

利用自动控制理论研究实际工况下齿轮传动的动态性能 ,通过系统辨识算法 ,建立了直齿圆柱齿轮传动周向振动和噪声之间的差分方程模型 ,此模型能够准确描述齿轮传动系统的动态特性。为齿轮传动系统的动态性能研究提供了一种新的研究方法