基于变尺度法的进给系统结构参数辨识方法研究

机床进给系统结构参数对系统动力学建模与振动控制有着重要的影响,准确有效地识别出系统的结构参数具有重要意义。进给工作台的临界爬行速度含有丰富的特征信息,本文提出了基于工作台临界爬行速度和结构参数的函数关系,采用BFGS变尺度法优化法来识别结构参数的新方法。推导出了工作台临界爬行速度和进给系统结构参数的函数关系,建立了关于进给系统结构参数的误差函数。通过对直联式进给系统的数值仿真,验证了所提方法的可行性及准确性。结合某重型数控车床的横向进给系统,利用Renishaw测试系统得到了工作台的临界爬行速度数据,成功实现了对该进给系统结构参数的辨识,证明了所提方法简单易行,具有较高的精度。为进给系统结构参数辨识和优化提供了理论和实验参考。     

采用分离变量法的载荷位置识别技术研究

基于分离变量法提出了一种新的识别动载荷位置及时间历程的方法,以提高载荷定位的效率。根据结构系统参数建立响应与外部载荷之间的卷积关系式并离散化;采用分离变量法将载荷位置信息从脉冲响应函数矩阵中提取出来,根据响应信息选取合适的模态;利用正则化技术对载荷识别过程中的不适定问题进行求解;结合简支梁的仿真计算和实验测试对该载荷定位方法进行验证。研究结果表明,基于分离变量法的载荷识别方法能够准确地定位结构载荷位置并识别载荷时间历程,总体误差较小,相关性系数较大。相对于传统载荷位置识别算法,分离变量法减少矩阵求逆次数,提高了载荷定位的效率。     

非线性系统载荷识别的最小二乘支持向量机法

为解除载荷识别问题对原系统先验知识的依赖，本文提出采用最小二乘支持向量机（Least squares support vector machine，LS-SVM）对非线性系统进行逆模型辨识，随后在该逆模型基础上利用工作状态的响应数据识别时域载荷。通过对某一非线性系统的稳态和非稳态激励的仿真计算，验证了该方法的有效性。仿真结果表明LS-SVM能够辨识出可靠的非线性系统的逆模型，进而反演出较精确的时域载荷。该方法不需要了解系统的数学模型及参数，只需少量训练样本即可，因此该方法能够应用于工程实践中。     

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。     

基于加速度测量的机电设备干扰力估算

机电设备干扰力的工程估算方法一直为减振降噪设计人员所寻求。本文采用测量和计算相结合的方法，在难于得到系统频响函数情况下，将振动载荷识别方法用干系统的隔振器，并进行实测估算及误差分析，估算与实测十分吻合。该方法可满足工程动力学计算中对机电设备干扰力参数的要求。     

基于Tikhonov正则化及奇异值分解的载荷识别方法

针对矩阵求逆法应用中存在的病态逆问题,用Tikhonov正则化及奇异值分解法解决。通过对平板模型仿真分析,利用频响函数法矩阵条件数评价系统的病态性,系统病态性不同时用奇异值分解法与基于不同正则化参数选择的Tikhonov方法对载荷进行识别。研究表明,条件数大于1000时,Tikhonov正则化方法识别误差较小;反之,奇异值分解法较优。提出综合使用Tikhonov正则化与奇异值分解的载荷识别方法,给出方法流程。仿真与实验结果表明该方法可提高结构载荷识别精度,具有一定工程应用价值。     

轴承动载荷识别方法改进及试验验证

轴承动载荷是影响旋转机械安全稳定运行的重要因素。在基于频响函数求逆法的动载荷识别模型基础上，针对频响函数矩阵病态性问题，提出基于响应点优化和截断奇异值分解（Truncated Singular Value Decomposition，TSVD）法的矩阵病态消除方法。首先，选择条件数最小的测点组合进行响应点优化，再利用TSVD法识别轴承动载荷。在所搭建的双转子实验台上设计识别方案，通过改变轮盘不平衡量，验证了根据该方法识别轴承动载荷的可靠性。     

从单点响应识别多点周期性冲击载荷

在已知脉冲响应的基础上,利用周期性冲击载荷的时序特征给出从单点响应识别多个载荷的时域方法.为改善系数矩阵的性态,提高求解精度,使用能量集中的正交基函数展开冲击载荷,同时为避免不完备函数基产生大的识别误差,通过参数优化使基函数具有一定的自适应性.基函数的参数优化增强了有限数量基函数对冲击载荷的匹配能力.针对一个扭转振动模型的载荷识别问题,研究了所提方法的辨识性能.仿真结果表明该方法具有较好的识别精度,而识别精度与激励载荷对观测信号的贡献大小有关.     

横向磁场中软铁磁矩形薄板的非线性混沌振动

对处于横向均匀磁场中四边简支的软铁磁矩形薄板,在横向均布载荷作用下,主要考虑因磁化和涡电流引起的磁场力作用,由伽辽金法推导出磁弹性振动微分方程,求得了系统的同宿轨道参数方程;并推导和求解了振动系统的同宿轨道的Melnikov函数,给出了判断该系统发生Smale马蹄变换意义下混沌振动的条件和混沌判据,进一步应用Matlab程序对系统的混沌特性进行了数值模拟,得到相应的相图、庞加莱截面图和时程曲线图,验证了混沌现象的存在.     

局部非线性刚度阻尼系统参数识别的一种新方法

研究了具有平方非线性刚度和平方非线性阻尼的两自由度局部非线性振动系统，采用空间法来识别该系统模型的参数。利用该方法对非线性频响函数进行估计，并利用最小二乘法对模型的非线性刚度系数和非线性阻尼系数进行了优化，实验结果表明了该方法的可行性，在识别和优化汽车等局部非线性系统的物理参数方面具有一定的参考价值。     

吸波材料电磁参数频率跟踪逼近优化方法

首先介绍了单层吸波材料的吸波机理，然后提出了一种电磁参数频率跟踪逼近优化方法，并用该方法设计了单层吸波材料，得到了电磁参数的最佳配合下的吸波材料的幅频特征。分析讨论了电磁参数的频散效应对吸波材料的吸波性能的影响，得到了同时考虑电磁参数与频率和吸收剂厚度组合匹配是解决吸波材料优化的根本途径的结论。     

一种基于互功率谱密度的频域模态识别法

对各测点响应的互功率谱密度函数进行了详细推导,提出了一种基于互功率谱密度的频域多参点辨识法,这意味着许多利用频响函数的传统频域识别法可以很容易地用于工作状态下的模态识别,大大开阔了未知激励下模态识别的视野。然后采用一飞机模型对该方法进行了试验验证,结果表明,本文所提出的方法确实可行。     

用频域法确定反卷积的最佳滤波参数

本文介绍了一种确定反卷积的最佳滤波参数的新方法。该方法的特点是，只需在频域就能确定滤波参数，因而节省了大量计算时间。     

基于非线性扫频的频率特性校准研究

在动态频率特性测量和校准应用中,传统的线性调频信号频谱均匀分布、可设计参数单一,难以同时兼顾测量精度与测量效率。本文提出了一种基于非线性扫频方式的动态频率特性校准方法,可广泛用于传感器与仪器仪表的频率响应校准与标定。非线性扫频信号可以实现激励信号能量在频域内的非均匀分布,从而在某些重要频段内实现较高精度测量的同时,在其他频段通过牺牲一定的测量精度来保证测量速度,从而进一步优化频率特性测量的整体性能。仿真结果表明,在相同的扫频时间内,非线性扫频方法相比于线性扫频方法,能够将特定频段内的测量精度进一步提高。     

基于解析模态分解和希尔伯特变换的模态参数辨识新方法

针对航天器结构低频、密频的模态参数辨识问题,提出一种将解析模态分解(AMD)与希尔伯特变换(HT)相结合的模态辨识方法(AMD+HT),根据结构上任意一点的脉冲响应信号,对系统结构的频率和模态阻尼比进行参数识别。以箱型卫星模型为例,分别对固定状态下卫星帆板和卫星整体结构的低阶模态进行模态辨识,并与LMS数据采集系统分析结果和ANSYS有限元仿真结果对比,验证了该方法对低频、密频结构模态辨识的正确性和优越性。     

适用于虹膜识别的Gabor滤波器参数选择

Gabor变换实现的难点是Gabor滤波器组的参数选择.本文提出了一种适用于虹膜纹理特征提取的Gabor滤波器组参数选择方法.该方法根据图像分块确定Gabor滤波器的位置因子取值;借助海明距离均值曲线确定滤波器尺度因子;通过建立尺度因子与频率调制因子的关系,最终确定频率因子的取值.实验证明,依据该方法设计的滤波器,能有效提取虹膜纹理特征,得到较高识别准确率达到虹膜识别的目的.     

基于闭环特性的音圈电机驱动快速反射镜控制

建立了音圈电机驱动快速反射镜的控制回路模型,并利用该模型对实际对象的参数进行了辨识。设计调节器时从闭环特性入手,采用了基于理想闭环特性(最佳二阶特性)的逆向设计方法。该方法只需调整两个物理意义明确的控制参数阻尼系数和自然频率,可以得到较好的实际效果,从而提高了调节器设计的简洁性与实用性。经试验与仿真验证,该方法效果明显,扰动抑制带宽能达到采样频率的1/6左右,闭环带宽达到采样频率的1/5。     

基于辐射噪声强度和线谱多普勒的目标运动参数估计

提出了一种利用辐射噪声强度和线谱多普勒频移联合估计匀速直线运动目标的速度和正横距离的方法。该方法基于单水听器观测,首先在球面波近似下利用目标辐射噪声强度估计出正横时刻并确定目标速度和正横距离之间满足的线性关系;然后利用线谱多普勒频移,通过对一个新定义的代价函数进行一维搜索的方法估计出目标速度和正横距离。与现有各种基于噪声强度和线谱多普勒频移进行测距测速的方法相比,该方法具有以下优点：（1）要求更少的先验知识,易于确定参数搜索范围;（2）参数估计过程中仅需一维搜索,并且算法可应用于需对目标参数进行预报的场合。数值仿真给出了不同参数条件下目标运动参数估计结果的统计误差。湖试结果验证了该方法的有效性。     

基于响应面方法的支架结构模型修正研究

为减小有限元建模中不可避免的误差,以支架结构模型为研究对象,选取结构不同部件的三个弹性模量和三个密度参数作为设计变量。根据中心复合设计,建立试验样本空间,利用样本参数的显著性分析结果筛选修正参数。结合线性回归方法,建立支架模态频率与修正参数的二阶多项式。以试验模态分析结果为依据,完成支架结构模型修正。响应面方法修正后的模态频率与试验模态频率具有一致性,且避免重复调用有限元模型,大大提高修正效率,具有修正响应快速性和工程实用性。     

考虑震源和场地特征的近断层地区竖向地震动合成研究

近断层高风险条件下的结构安全性日渐受到重视,该文建立了一种考虑震源特性的近断层竖向地震动人工合成方法。建立了以断层类型、震级、断层破裂顶部埋深、断层距、场地剪切波速为参量的地震动预测模型,考虑模型参数相关性并保留其变异性,使模拟的地震动可反映实际近断层地震动的最不利效应(强度与频率非平稳、模型参数的变异性);绘制残差图分析了统计效果,验证了回归所得参数的显著性;对比分析了所提模型与前人成果的模型参数差异,以及人工合成地震动与实际地震动时程、反应谱的吻合程度,验证了所建立的方法的准确性、合理性。该文所提方法参数少(仅7个参数,可考虑强度和频率非平稳性);与乘系数法相比,该文方法模拟的地震动特性更符合竖向记录统计规律;可与目前已有的水平分量地震动模拟方法联合构成三维近断层地震动模拟方法,用于地震风险等级高的结构抗震设防分析与设计,也可在匮乏实际地震动记录的地震风险相近地段替代使用。