EMD和小波变换在结构模态参数辨识中的应用

针对希尔伯特-黄变换方法在振动信号处理中不能有效地进行模态解耦的缺点,提出一种将经验模式分解和小波变换相结合的结构模态参数辨识方法．首先利用经验模式分解方法对结构响应信号进行分解,获得多个本征模函数以完成结构模态的筛选过程,并根据模态筛选得到的本征模函数进行信号重构;然后对重构信号进行Morlet小波变换和模态解耦,获得信号小波变换系数的瞬时幅值和瞬时相位拟合曲线,并在此基础上计算出结构的各阶模态频率、阻尼和振型．结果表明,利用小波变换对本征模函数的叠加信号进行参数辨识代替对单个本征模函数进行希尔伯特变换,更能有效地进行模态解耦,从而获得更为准确的结构模态参数信息．     

小波阈值去噪在烟气轮机信号分析中的应用

由于烟气轮机振动信号中含有大量的噪声成分,常使其非线性特征量的提取不准确,因此将基于阚值的小波去噪应用于烟气轮机振动信号分析中.首先介绍了小波阅值去噪的基本原理、阈值和阏值函数的选择方法,并对阈值函数进行了改进;然后分别对含噪Lorenz信号和实测振动信号进行小波阔值去噪实验,计算了其去噪前、后的关联维数.结果表明,小波分解后,不同尺度上信号和噪声的小波系数的分布规律明显不同,通过对其分析可以合理选择小波分解的尺度;在此基础上对小波系数进行阈值处理并重构,能有效地去除信号中含有的噪声,很好地保存信号的局部特征;去噪后信号的伪相图更加规则,关联维数估计值更加合理.该方法能提高信号分析的准确率.     

基于小波包分析的道路信号加速度特征谱提取

道路信号是一个复杂的含有多种成分的时域波形, 具有非平稳性, 同时信号中还存在各种干扰和噪声. 应用小波包的分解与重构算法, 将由加速度传感器测得的离散时域信号的频带进行多层次划分, 并根据被分析信号的特征, 选择相应的频带, 使之与信号频谱相匹配, 从而提高了时-频分辨率, 最后提取出加速度信号的特征谱. 实验结果表明, 小波包分析可以有效地用于分析处理道路信号.     

基于Teager能量算子和EEMD的滚动轴承故障诊断方法

针对应用集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)方法难以提取强噪声背景下滚动轴承微弱故障特征的问题,提出了将最小熵反褶积(minimum entropy deconvolution,MED)和小波阈值去噪与EEMD相结合的改进方法.先采用MED对滚动轴承振动信号降噪,增强冲击特征;然后利用基于EEMD的小波阈值去噪方法处理降噪后信号得到一组固有模态分量(intrinsic mode function,IMF),并依据相关系数准则剔除虚假分量;对重构后信号进行Teager能量算子解调分析,提取其微弱故障特征.通过仿真信号和实验台信号验证了该改进方法的有效性.     

基于改进EMD和小波阈值法的风机数据降噪研究

风机轴承振动信号中混杂着噪声,会对后期的故障诊断造成困难。提出了一种改进经验模态分解(EMD)与小波阈值降噪相结合的风机数据降噪方法。首先,采用EMD对原始振动信号进行分解得到信号的固有模态函数,考虑到各个分量中都含有噪声和信号从而出现模态混叠现象,故采用相关系数法筛选出信号分量和噪声分量对EMD进行改进。然后,采用小波阈值法对噪声分量进行降噪,并将信号分量与处理后的噪声分量进行重构,最终完成信号降噪。最后,选取某风机轴承振动数据作为实验数据,有效地去除了原始信号中的噪声,并得出轴承内圈故障的结论,与实际结果一致,验证了所提方法的有效性。     

用解析小波辨识多自由度密集模态系统的阻尼比

提出了多自由度(MDOF)密集模态系统阻尼比辨识的一种方法。采用解析小波将该类系统的响应分解到时间-尺度域,计算归一化的小波量图,采用能量在尺度轴上的投影与最大值结合的快速算法抽取小波脊,并从小波脊对应的对数幅度量图中估算出各模态的阻尼比。应用该方法辨识了长沙洪山桥拉索阻尼比,得到了较为精确的阻尼比参数。     

线性自适应小波理论的齿轮箱故障诊断方法

针对早期齿轮箱故障信息淹没在背景组分中的问题,提出了基于线性自适应小波理论的齿轮箱故障诊断方法.该方法基于希尔伯特变换(HT)和自适应小波变换(AWT),能从低频的调制振动信号中区分并识别不同程度的裂纹故障.首先用希尔伯特变换提取调制振动信号的包络值以显示调制频率.然后利用自适应小波变换来处理由希尔伯特变换得到的调制信号,其中在自适应小波处理希尔伯特变换后的调制信号的过程中利用粒子群算法(PSO)对过程参数进行优化.实验结果表明该自适应小波变换能通过过程优化小波找到匹配振动信号的啮合频率及其谐波、耦合频率、载波频率及其边频带,能够从调制信号中提取出特征参数,且具有较高的分辨率.     

虚假模态参数识别试验研究

为有效识别试验模态分析过程中的虚假模态和轴对称结构中的密集模态,对铝合金薄壳截锥壳卫星适配器样机的动态特性进行试验研究. 采用电磁激振器进行激励和压电加速度传感器采集响应,获得结构整体频响函数. 采用多项式方法拟合试验曲线,识别结构的模态参数. 系统比较单输入单输出、单输入多输出、多输入多输出等方法对频响函数曲线中密集模态参数识别的影响,并对比分析试验结果与有限元仿真结果,进一步识别试验测试曲线中的虚假模态参数. 试验结果表明:多输入多输出法更有利于分离轴对称结构的密集模态,试验获得铝合金截锥壳卫星适配器的前10阶固有模态;激振器安装不当导致频响函数曲线中存在虚假模态;对轻质结构进行试验模态分析时,需要考虑激振器的附加质量和附加刚度影响.     

多频波动线谱自适应控制算法及试验

研究了多频波动线谱激励下的主动隔振控制问题,提出一种改进小波包自适应控制算法.传统的自适应算法难以同时控制多线谱,当线谱存在频率波动时,窄带滤波算法难以取得理想的控制效果.因此,将小波包分解算法应用在控制算法中,对信号进行等间距频带划分,采取并行控制策略完成多线谱控制.分析了不同小波基函数对信号分解的影响,确定最优小波基.针对虚有线谱和子频带过多导致的控制过盈问题,改进小波包分解算法,降低了计算量,消除子频带中虚有线谱.为每个子频带设置独立步长,并根据箕舌线函数修正迭代步长.搭建控制系统开展试验研究,结果表明,本文所提改进小波包自适应算法在多频波动线谱激励下能够取得良好的控制效果,线谱振动能量显著降低.     

基于子结构综合法的螺栓结合部切向动刚度优化辨识

针对基于频响函数辨识螺栓结合部等效动力学参数时出现的由于噪声信号等引起的不适定问题,提出优化辨识方法,以获取准确的等效动力学参数。忽略结合部非线性特性及耦合效应,将螺栓结合部等效为弹簧阻尼单元,利用子结构综合法建立螺栓结合部切向动刚度辨识方程式。通过LMS噪声、振动测试系统对试件进行激振实验,获取辨识所需频响函数。根据同时获得的相干函数对频响函数进行筛选,以消除噪声信号对辨识精度的影响,基于最小二乘的思想优化辨识出螺栓结合部切向动刚度。最后将辨识结果代入有限元模型中进行谐响应分析,通过实测频响函数与仿真频响函对比分析,结果表明本文所提螺栓结合部切向动刚度优化辨识方法具有较好的辨识效果。     

基于QPSO＋CWT的结构模态参数识别

通过对结构响应进行连续小波变换,将结构多自由度模态参数识别问题转化为多个单自由度模态参数识别问题。为简化识别和提高识别精度,采用量子行为粒子群优化将CWT解耦信号的模态识别问题转化为智能优化问题,进而一次性同时识别出模态参数,最后通过六层框架的数值模拟验证QPSO＋CWT法的可行性与有效性。     

Natural frequencies and damping estimation based on continuous wavelet transform

The continuous wavelet transform （CWT） based method was improved for estimating the natural frequencies and damping ratios of a structural system in this paper. The appropriate scale of CWT was selected by means of the least squares method to identify the systems with closely spaced modes. The important issues related to estimation accuracy such as mode separation and end effect, were also investigated. These issues were associated with the parameter selection of wavelet function based on the fitting error of least squares. The efficiency of the method was confirmed by applying it to a simulated 3dof damped system with two close modes.     

一种改进的基于小波变换的图像去噪算法

提出一种改进的多参数小波阈值算法,通过调节因子k和r可以适应阈值λ的变化,与传统的硬阈值和软阈值法相比较,新算法去噪效果明显,尤其适用于去除强高斯噪声。以源图像和去噪后图像的峰值信噪比最大为依据,采用粒子群优化算法来选择自相应的调节参数,对新算法进行实验验证,仿真结果表明,新算法不仅可以有效去噪,而且可以避免高频信息的...     

加工中心主轴部件的有限元分析及其验证

以某加工中心主轴部件-主轴箱体为例,应用有限元分析法分析了主轴箱体的模态特性参数,得到主轴箱体振动的前5阶固有频率和相应振型,采用比利时LMS设备对该模型进行测试验证.结果显示,理论模态参数与试验模态参数的相对误差小于7％,各阶振型一致.     

基于优化阶跃激励的索穹顶密集模态测试方法

针对索穹顶模态频率分布密集的特点,以经典的稀疏时域法（STD）为例,解释此类常规方法进行结构密集模态识别精度低的原因.为了提高识别精度,配合模态识别的时域法,提出基于优化阶跃激励的密集模态测试方法.该方法通过优化激励的布置和大小,增强结构自由振动中待识别模态的贡献且同时抑制邻近模态的贡献,采用遗传算法来寻求最优激励模式.利用Geiger索穹顶算例来考察方法的有效性.分析结果表明,优化阶跃激励可以使密集模态识别问题转化成为孤立模态识别问题,采用该方法可以有效提高索穹顶密集模态的识别精度.     

基于遗传算法的车辆参数识别方法

为了识别桥梁交通振动试验中行走车辆的参数,提出基于遗传算法的参数识别方法.利用小波变换方法由车辆自由衰减振动响应获得车辆的模态参数,进一步联合应用遗传算法及复数特征值计算方法,由模态参数反算车辆的转动惯量性质、刚度以及阻尼系数等物理参数.通过3组模拟数据的计算分析,验证了遗传算法用于车辆参数识别的有效性.以实际车辆的振动试验实测结果为例,检验了遗传算法在车辆参数识别中的适用性.算例以及应用实例表明：应用遗传算法能精确识别出车辆的物理参数.     

基于小波变换的电能质量监测

针对噪声系数的幅度随着尺度增加而减小的特点,提出了一种改进的基于小波分解层数的波段自适应降噪算法.利用Matlab仿真软件建立了电压暂降的系统模型,运用小波分析的方法对污染白噪声的电压暂降信号进行了时频分析和降噪处理,分析了软硬阈值降噪方法.实验结果表明,该方法通过调整两个可调参数获得较优的小波系数阈值估计,与常见的三种典型算法相比不仅较好地去除了噪声干扰,且信噪比更高,均方误差更小,同时具有更优的信息保全能力.     

A new method of choosing scales in wavelet transform for damping identification

A systematic study of the method of selecting scales in wavelet transform for damping identification in frequency domain was carried out. A method to select the scale with the modUlus at the maximum was developed by extending the range of scales. It is proved that using this method in small damping ratio and linear system, we can achieve better results in identification of the closely-spaced model.