气体质量计量的方法论证

为提高科氏流量计气体信号的初始频率收敛速度和跟踪精度,提出了一种频率解算的新方法：首先采用基于burg算法实现的格型IIR自适应陷波器对信号滤波,并短时间跟踪信号频率,其收敛后基于简化梯度算法实现的格型自适应陷波器开始并行工作,待简化梯度算法实现的格型自适应陷波器收敛后,前者停止工作,简化梯度算法实现的格型自适应陷波器持续工作直至结束。通过仿真和实验验证来说明本方法信号收敛速度更快、频率跟踪精度更高。     

一种改进的自适应格型陷波频率估计算法及其收敛性分析

自适应陷波器的内部结构使得非二次型误差曲面收敛至局部最优,导致陷波参数停止调整而不能够持续稳定地跟踪信号频率的变化。本文利用滤波增强信号与原始信号的相关性,设计了一个频率跟踪质量评价因子,根据频率跟踪质量可实时监测并自动调整陷波参数。据此原理,本文提出一种改进的自适应格型陷波频率估计算法。仿真结果与理论分析均表明,本文方法在不增加计算量的前提下,较大幅度地提高了算法的收敛速度和持续跟踪精度,证实了本文算法优于原有的算法。     

极端频率直接估计的新自适应陷波器方法

针对振动工程中常见的极端频率信号(归一化频率接近于0或π两端),现有的自适应陷波器(ANF)频率估计方法存在收敛速度慢、估计精度不高、算法稳定性差的问题。为此,提出一种极端频率直接估计ANF新方法。首先,提出一种新误差函数以提升极端频率信号下ANF的收敛速度和稳定性;然后,根据ANF估计极端频率信号时偏差产生的机理,通过偏差补偿方式,降低噪声对ANF的影响,以获得近似无偏的频率估计结果,提高ANF极端频率估计精度,并对该方法进行稳态条件下的性能分析;最后,给出了ANF极端频率信号估计结果,并讨论了ANF各参数对极端频率信号估计精度的影响,给出了具体计算结果。计算表明方法的有效性与正确性。     

稳定的变步长自适应ⅡR陷波器及其在动目标检测中的应用

提出了一种变步长的自适应格型ⅡR陷波器算法,该算法在低信噪比条件下的收敛速度、跟踪速度与收敛精度方面比原变步长算法好,数值稳定性强.首次用两个级联的ⅡR陷波器实现了混响背景下的动目标检测,效果良好.     

导弹系统振动频率自适应估计方法与仿真

为了提高处于导弹高过载、强冲击、大振动复合动态环境中捷联惯组的输出精度,设计了级联型二阶自适应陷波滤波器来估计导弹的弹性振动频率。该滤波器采用带有遗忘因子的递推最小二乘法实时优化每个陷波滤波器的参数,具有计算复杂度低,收敛速度快等特点。仿真和实验结果表明,此方法对于处在复合动态环境中导弹振动信号的频率估计效果较好,且具有较好的抗噪声干扰能力,适合弹上计算机进行实时计算。     

坦克装甲车辆行进间振动频率识别方法

为跟踪坦克行驶状态下的振动频率,改进自适应陷波器的输出方差,将改进的输出方差作为目标函数,通过最小化目标函数确定迭代系数,递推估计出坦克振动信号频率,再通过级联陷波器实现多频率识别。首先使用多体系统传递矩阵法计算坦克的固有频率和响应,然后使用频率识别方法进行对比验证,结果验证了改进频率识别方法有效。最后对某型坦克陀螺仪加速度实测信号进行分析,准确跟踪三个振动频率,结果表明本文改进的频率估计方法可有效估计坦克行进间振动信号的频率。     

基于改进自适应陷波器的电磁轴承支承转子自动平衡控制EI北大核心CSCD

针对转速信息未知情况下的电磁轴承支承转子不平衡振动抑制问题,提出一种基于改进自适应陷波器(adaptive notch filter,ANF)的自动平衡控制算法。首先,对传统ANF的结构和工作原理进行分析,讨论了相关控制参数的选取原则,并针对电磁轴承闭环系统嵌入ANF导致的低转速区失稳,设计了最优相位补偿器,在保证全转速范围稳定的情况下进一步优化陷波性能;然后,根据相位补偿ANF输入输出信号之间的相位关系,设计了转速估器,通过变增益和归一化处理,不仅平衡了算法收敛速度和估计精度之间的矛盾,同时保证了各转速下的收敛特性一致;最后,通过仿真分析和试验研究对提出的算法进行验证。结果表明,设计的算法能对未知的转子转速进行快速准确的估计,从而消除控制电流和电磁力中的转速同频分量,大幅抑制传递到基座上的振动力。该方法简化了轴承结构、降低了生产成本、实现了无转速传感器的自动平衡控制,在工业磁轴承领域有很好的应用前景。     

一种改进自适应陷波器在齿轮箱振动信号频率估计中的应用

针对多级齿轮系统振动主动控制所需参考信号的获取问题,设计一种基于变步长无偏平滑梯度算法的二阶IIR自适应陷波器。以实时振动信号为输入信号,通过调整陷波频率实现对齿轮啮合频率的在线估计,并采用自适应改变陷波器迭代步长的方法提高估计速度和精度,仿真验证了该陷波器相比传统自适应陷波器具有更快的估计速度和更小的稳态误差,与FFT和比值校正FFT两种方法比较,所提陷波器对频率变化具有更好的追踪性能;将两个陷波器串联构成级联陷波器组,通过二级齿轮箱的振动加速度信号对两个啮合基频分别进行在线的实时估计。实验结果显示级联陷波器组能快速且准确地估计对应啮合频率,且能实时追踪由于驱动和负载变动导致的啮合频率变化,证明所提方法在实际应用中的有效性。     

永磁型无轴承电机自适应振动抑制控制

为解决在永磁型无轴承电机转子抑制振动控制时,高频噪声信号降低振动信号频率辨识精度,导致系统不稳定的难题,介绍了一种基于多频率跟踪算法的转子自适应振动抑制控制策略。分析了振动信号频率辨识误差形成机理,推导了自适应多频率跟踪算法,构建了转子振动抑制控制系统,采用李雅普诺夫稳定性理论分析了自适应多频率跟踪算法和基于该算法的振动抑制控制系统稳定性。将其应用到永磁型无轴承电机转子磁场定向控制系统中,进行了仿真和实验研究。研究结果表明,自适应多频率跟踪算法可快速准确辨识振动信号频率,基于该方法的振动抑制控制系统,可有效抑制转子振动,提高转子旋转精度。     

修正自适应格型陷波器及其应用

提出了一种频率响应非对称的修正自适应格型陷波器(improved adaptive lattice notch filter,I-ALNF),并且提出一种新的自适应格型递推算法。将陷波器传递函数零极点部分同时引入到自适应调整算法中,使陷波器具有更好的特性。该陷波器应用于语音信号处理,根据其反射系数推导出自适应陷波频率,可以较容易的检测到语音声门闭合时刻(glottal closure instant,GCI)的位置。     

隔振对光电跟踪系统频率特性的影响及其抑制

针对隔振对光电跟踪系统频率响应特性的影响,从带隔振装置的光电跟踪系统动力学模型入手,研究了系统频率特性的变化规律.提出了两种抑制隔振装置影响的思路:调整隔振装置机械结构设计,改善基座的角运动谐振特性;通过调整方位轴控制策略消除基座晃动对跟踪控制的不利影响.对后一种思路进行了深入的研究,将基座和光电系统的角位置和角速度实测信息作为状态变量,采用状态反馈配置极点的方法,消除速度响应环节的谐振极点,抵消谐振零点.对安装在隔振装置上的某光电跟踪系统进行仿真实验结果,在保证稳定的前提下,状态反馈配置极点方法将稳态振荡的幅值由2.4×10-4 rad减小到7×10-6 rad.结果表明,采用状态反馈配置系统速度响应环节闭环期望极点的方法可以有效抑制隔振装置对光电跟踪系统频率特性的影响.     

基于模糊树的Hammerstein-like模型对超磁致伸缩作动器的建模与控制

基于模糊树提出一种带有动态非线性环节的Hammerstein-like建模方法以描述超磁致伸缩作动器的率相关迟滞非线性特性。所提方法能在一定频率范围内建立一个统一模型,使之不仅能较好地描述单一频率输入信号下的迟滞环,也能较好地描述复合频率输入信号下的迟滞环。同时,基于所提Hammerstein-like模型,设计前馈逆补偿+PID反馈控制策略,实现参考输入信号的跟踪实验,实验结果表明,该控制策略能较好地跟踪频率范围为1的参考输入信号,跟踪精度令人满意,满足工程要求。     

Coordinated Control of Sliding Mode and Hamiltonian for PWM Rectifier

Aiming at the PWM rectifier control strategy of sliding mode control,steady state performance weak Hamiltonian control dynamic tracking performance is poor,the coordinated compound control is proposed,the feedback linearization controller and sliding mode controller Hamiltonian system is obtained,and the design of a coordinated control strategy. In order to verify the accuracy of this method,MATLAB/Simulink is used for simulation analysis. The simulation results show that the composite control can achieve the coordinated dynamic rapid tracking and constant DC output and unit power factor operation,and satisfy the control requirements of the rectifier,effectively reducing the disturbance effect on the system. Compared with Hamiltonian control,the proposed method combines the advantages of the two methods,which have the fast tracking performance and excellent steady-state characteristics,and the research prospect is broad.     

改进EMD-小波分析的转子振动信号去噪方法

针对低信噪比转子振动信号的去噪问题,提出了EMD和小波分析相结合的去噪方法。首先对含噪信号进行EMD处理,利用连续均方误差准则对IMF分量进行高低频区分。然后设定不同的阈值,利用小波分析对高低频IMF分量进行有用信号的提取,将提取的信号和低频IMF分量叠加重构,实现降噪。为了验证所提方法的有效性,进行了数字仿真和转子振动信号降噪分析,结果表明,所提方法整体上优于EMD和小波阈值去噪方法。     

功率流测量以及振动能量参数估计试验研究

本文搭建了功率流测量以及能量参数估计试验平台,分析了功率流不同计算方法对功率流传递规律的影响,建立了功率流和振动能量参数间的关系。通过在振源和接受体之间插入阻抗头传感器,获得同点同方向的力和加速度信号,分别应用时域平均法、基波频域法和二次谐波频域法计算功率流。研究表明当激振频率为各阶模态频率分倍频时,其谐波振动需要加以控制。负功率流是功率流测量中不可避免的现象,本文从多自由度振动的角度揭示负功率流的成因。针对能量参数难以测量的难题,分别运用驱动点阻抗和导纳法估计振动能量,并通过系统损耗因子验证了功率流和能量参数间的关系。     

基于STFT的振动信号解调方法及其在轴承故障检测中的应用

从信号滤波角度,对基于STFT的振动信号解调方法的原理和影响其解调性能的各种因素进行了严格的理论分析,指出该解调方法实质是基于复解析带通滤波的Hilbert变换解调法.严格证明了在利用Hilbert变换进行包络解调分析时,只要带通滤波器通带范围包括调制信号的部分频率成分,就可解调出被调制信号的周期成分.为了避免对所有的解调信号序列进行包络谱分析,提出按峭度值最大化准则选择一组含有丰富故障信息的解调信号序列进行包络幅值谱分析.基于以上讨论,给出了实用的基于STFT的振动信号解调算法.为了验证提出的解调算法的有效性,用该算法对仿真和实际轴承故障信号进行了解调分析,分析结果表明,利用该算法能有效地检测轴承故障.     

基于粒子滤波的多模态振动信号在线跟踪

针对多模态振动信号的在线监测和跟踪,提出基于随机子空间（SSI）和粒子滤波（PF）算法的仿真振动信号在线监测和跟踪方法。通过SSI算法提取得到振动系统的模态主频和阻尼比,根据振动系统模型模态主频和阻尼比的计算公式,得到系统的状态矩阵和输出矩阵。将计算所得状态矩阵和输出矩阵代入状态方程,利用PF算法进行信号的在线监测和跟踪,实现信号的降噪处理和预测分析。对于大型机械、桥梁等建筑物,对其进行在线监测保障其正常营运对社会经济发展具有深远影响。文中利用SSI算法提取系统的模态参数,进一步构建振动系统的状态矩阵和输出矩阵,并利用PF算法进行信号滤波抑噪和预测,在此基础上可以对结构状态实施在线监测及预警控制,实际大桥斜拉索振动信号测试也表明本文算法可以提供稳定可靠的信号跟踪与预测技术。     

广义解调算法中能量因子的引入与配置原理的研究

广义解调算法在振动信号时频谱应用中效果显著,而在分析解调频谱时对频率的初始值非常敏感。提出了能量因子可调的广义解调算法,将其应用到轴承振动信号的处理中并进行有效性评估。为获得轴承信号的相位函数,使用峰值搜索算法在包络信号中检测瞬时故障特征频率,估计拟合函数;引入了能量因子的概念,根据拟合函数配置能量因子,按照提出方法对原始信号进行重构;参考能量因子对重构信号的相位函数进行估计;对重构信号进行解调,得到关于能量因子的解调信号。根据特征频率的解调值与通过测得转速计算的理论值进行对比,评价能量因子配置的合理性。仿真和实测信号的处理,证明了算法的有效性。     

振动加速度数值积分的Lagrange多项式拟合方法

在机械设备的振动监测中,通过对加速度信号的积分来获得速度和位移是振动分析的常用方法,如何提高积分的精度则是其关键之所在。首先分析梯形积分法和Simpson积分法在低采样频率下的位移结果的误差规律,提出可用于加速度积分的Lagrange多项式拟合积分法。该方法采用移动窗法截取三个信号值建立Lagrange二次拟合多项式,并对该多项式进行积分,推导出可以方便编程的计算公式。其次,从Lagrange多项式插值角度得出相邻两个采样值时间中点处的计算值,代入Simpson公式后化简所得公式与文中所提方法计算公式一致。最后,对二自由度弹簧质量模型仿真信号和三层刚架模型实测振动加速度信号进行积分计算。对比结果表明,在低采样频率情况下,该算法精度高于梯形法,并能保持原有采样频率,实时性较强。     

斜拉索非线性振动信号粒子滤波分析与应用

针对斜拉索非线性振动信号采用粒子滤波（PF）算法进行信号处理与应用。采用有限差分法对索-梁耦合系统非线性动力学方程进行时间维度的离散化处理,获得斜拉索单个位置上振动离散非线性方程;采用最小二乘法对该离散非线性振动方程进行拟合获得粒子滤波所需系统状态方程;利用该状态方程对采集的非线性振动信号进行粒子滤波处理,获得优良的非线性去噪信号及信号稳定跟踪预测功能。经大量仿真实验与大桥斜拉索非线性振动信号实际测试,表明在采样频率足够大情况下, PF算法可有效去除斜拉索非线性振动信号噪声,并提供稳定可靠的信号跟踪与预测技术。