多输入多输出混合振动试验中正弦与随机信号分离方法

研究了多输入多输出正弦加随机混合振动试验的控制方法,指出混合信号中正弦信号和随机信号的精确分离是提高控制精度的关键因素。提出了具有滤波特性的不相关积分法在时域中识别正弦信号,避免了频域识别的泄露误差问题,详细地推导了将给定频率的正弦信号从混合信号中分离出来的公式;数值计算显示该方法的识别精度达到0.44%。以一悬臂梁作为研究对象建立两输入两输出振动试验系统模型,使用比例均方根控制算法和正弦幅值修正法分别对随机振动和正弦振动进行修正,将随机信号控制在参考谱的±3dB以内,将正弦信号的幅值控制在参考值的±10%以内,满足振动试验要求。     

MIMO混合振动试验中正弦与随机信号分离方法

研究了MIMO(多输入多输出)正弦加随机混合振动试验的控制方法,指出混合信号中正弦信号和随机信号的精确分离是提高控制精度的关键因素。提出了具有滤波特性的相关积分法在时域中识别正弦信号,避免了频域识别的泄露误差问题,详细推导了将给定频率的正弦信号从混合信号中分离出来的公式;数值计算显示该方法的识别精度达到0.44%。以一悬臂梁作为研究对象建立两输入两输出振动试验系统模型,使用比例均方根控制算法和正弦幅值修正法分别对随机振动和正弦振动进行修正,将随机信号控制在参考谱的±3dB以内,将正弦信号的幅值控制在参考值的±10%以内,满足振动试验要求。     

多输入多输出正弦振动试验控制系统算法研究及实现

根据多输入多输出系统的解耦补偿思想,设计了多输入多输出正弦振动试验控制系统的控制方案.应用乘法输出不确定性描述了系统模型误差,对控制算法的收敛性进行了理论分析并对其进行了仿真,检验了算法的可行性.以微型计算机为核心,基于VXI总线仪器,构建了试验控制系统.编写了测量与控制软件,实现了驱动信号发生、响应信号的采集和处理.在一悬臂梁上进行了两点正弦振动试验控制,结果表明,算法可以使控制点的响应信号快速、稳定地收敛于参考信号,验证了设计的多输人多输出正弦振动试验控制系统的有效性.     

MIMO随机振动试验频响估计中激励和响应的同步方法

频响函数估计是多输入多输出随机振动试验控制算法中的必要环节。在振动环境试验中,通常不采集振动台的实际激励信号,而用实测的响应信号和计算机内存中的激励信号来进行系统频响函数估计。由于计算机内存中的激励信号与实际振动台上的激励信号之间在相位上存在着差异,从而导致实测的响应信号和计算机内存中的激励信号不同步。这给系统频响函数的估计带来了较大困难。为此,根据线性系统中激励和响应之间的关系,结合随机减量法,提出了一种二次相关法用于系统频响函数的估计。用该方法进行频响函数估计只需要采集响应信号。在三轴振动台上进行了对比试验,结果验证了本文所提出的二次相关法的正确性。     

基于频响函数识别直升机尾传动轴系非线性的方法

提出了基于测试频响函数识别尾传动轴系非线性模态参数的方法。利用线性的模态分析技术,并结合响应幅值线性化理论,通过步进正弦扫频测试激励尾传动轴系,得到直升机尾传动轴系不同激励水平下的频响函数信息,最终识别出尾传动轴系的非线性模态参数。分析结果表明:随着激励力幅值的增大,尾传动轴系的一阶固有频率减小约2%,而阻尼比增大约1.5倍,且在同一状态下多组试验分析结果一致。提出的识别尾传动轴系非线性模态参数的方法,为进一步精确研究直升机尾传动轴系的动力学特性奠定了基础。     

《用无偏估计方法计算简支梁的频响函数》

利用不相关信号的互功率谱多次平均趋于零的性质，推导出多输入多输出频响函数无偏估计算法，用MATLAB语言编制了该无偏估计算法的程序。使用动态信号测试系统进行了简支梁的多点激励和多点响应的振动测试，并利用MATLAB程序对实测信号进行了计算，得到了测试对象的以频响函数。利用有限元方法计算了测试对象的频响函数，对多输入多输出频响函数无偏估计算法进行了验证。     

基于扫频技术的乐甫波器件测试系统

介绍了乐甫波器件的结构,设计制作了乐甫波器件,给出了乐甫器件的制作参数,搭建了基于扫频技术的测试系统,包括信号源模块、信号采集模块、微控制器模块等.通过DDS芯片AD9912在一定频率范围内,以一定频率间隔扫频输出高频正弦激励信号,利用AD8302芯片测量扫频范围内每一频率点的器件输入激励信号与输出响应信号幅值比,描绘出幅频特性曲线,并给出器件谐振频率.该测试系统的测量结果与网络分析仪基本一致,实现了网络分析仪的扫频功能.     

全相位Hv频响函数估计在MIMO随机振动

首先选用对噪声抑制效果较好的Hv估计方法,然后引入对泄露有明显抑制效果的全相位FFT频谱分析方法,构成全相位Hv频响函数估计方法,改善了频响函数估计效果,减小了频响估计误差对MIMO随机振动试验控制效果的影响.最后在钢质悬臂梁上做两输入两输的Hv估计和全相位Hv估计的对比试验以及两种估计结果在MIMO随机振动试验控制的应用效果,试验结果验证了全相位Hv频响函数估计对改善了随机振动试验控制效果的有效性.     

多输入多输出随机振动试验雅克比控制算法

研究了多输入多输出(MIMO,Multiple Input Multiple Output)随机振动试验闭环控制系统中不同元素超标现象,通过分析多输入多输出线性时不变振动系统输入与输出的频域关系,将多路信号的功率谱矩阵分解为自功率谱、相干系数和相位差等元素,推导出能表示输入输出元素微分关系的雅克比控制矩阵,提出了一种全新的MIMO随机振动试验雅克比控制算法。该算法对功率谱矩阵中元素超标现象进行有针对性地控制,其控制收敛速度快、精度高。在多轴振动台上进行两输入两输出振动控制实验,分别设定参考谱的各元素,设置容差带,然后进行频响函数估计,利用新算法对X轴和Y轴的振动进行控制,结果表明利用雅克比控制算法可将自谱、相干系数与相位等均控制在工程标准范围内,控制效果良好。     

基于扩展型准牛顿优化算法的单轴正弦扫频振动控制

正弦扫频振动试验的目的是通过在被试件上施加可控的正弦激励,测试被试件的可靠性和耐久性.为了达到较高的测试精度,工程上通常采用实时迭代的控制方式.传统实时迭代方法采用固定的反馈增益和频响函数辨识值,这导致反馈增益的选取成为决定控制系统稳定性的关键.首先应用范数理论和级数理论对稳定性进行分析,得出在确定的频响函数辨识值下,如果反馈增益选择不当,将会造成系统不稳定.针对此问题,提出了应用准牛顿优化算法实时修正频响函数辨识值的控制算法.仿真与实验结果表明,该方法成功地解决了系统潜在的稳定性问题,并且具有较高的收敛速度.     

随机振动功率谱再现自适应控制算法研究

为提高电液随机振动实验的控制精度,提出了一种基于Kalman滤波器的随机振动功率谱再现实时自适应控制方法。基于参考谱的信息设计FIR滤波器,通过对白噪声信号的滤波生成时域驱动信号。采用Kalman自适应滤波器实时跟踪振动实验系统的阻抗特性,并基于自适应逆控制方法对系统的输入信号进行滤波修正,使得系统的响应信号能够高精度再现时域驱动信号,进而实现参考谱的高精度再现。功率谱再现实验验证了算法的有效性。     

点导纳法的模态密度测试试验

模态密度能反映结构系统振动能量的存储能力,是应用统计能量分析法研究中高频动响应问题的重要参数。模态密度的实验获取常采用激励点导纳法。基于点导纳法原理,分别采用脉冲锤击和正弦扫频两种激励形式,测试一矩形铝合金板的模态密度,考虑传感器的附加质量,对测试结果进行修正。结果表明,激励形式对矩形铝合金板的模态密度的测试精度有较大影响;传感器的附加质量在不同激励形式下,相同频段内,对识别结果影响的差异明显;经过附加质量修正后,正弦扫频激励测试结果与理论值吻合性较好。     

基于字典学习的轴承早期故障稀疏特征提取

针对低速重载机械滚动轴承早期故障的振动信号中故障特征冲击成分微弱易被噪声覆盖难以识别,而利用稀疏表示方法提取冲击成分时因轴承工况非平稳性,准确匹配冲击成分字典难以构造问题,提出基于字典学习的轴承早期故障稀疏特征提取方法。利用改进型K-SVD字典学习算法构造自适应字典;采用正交匹配追踪算法(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)对振动信号进行稀疏分解,计算每次迭代逼近信号的峭度值,找出最大峭度值对应的逼近信号;重构特征成分并进行包络谱分析,获得故障类型。仿真及轴承振动数据测试结果表明,所提方法能更好匹配早期故障特征成分、满足轴承实时故障监测需求。     

基于希尔伯特变换的舵机系统间隙参数辨识及试验方法

针对舵机间隙参数辨识问题,设计了间隙可调的试验装置模拟舵机传动机构的间隙,以静载突卸方式使其产生自由振动,应用基于希尔伯特变换的自由振动分析方法得到双折线弹性力曲线并辨识间隙参数。并进一步应用于真实飞行器舵机间隙的辨识中。该试验方法获取的振动数据信噪比良好;辨识结果表明本文方法可更为准确的识别出舵机间隙参数,工程评估结果更为安全,对于小型舵机具有良好的适用性。     

内通道式磁流变阻尼器及其减振控制研究

研制了一种内通道式磁流变阻尼器,该阻尼器的流场通道位于电磁线圈内部,磁流变效应发生于两层固定的平板之间.对该阻尼器进行了MTS动态拉伸实验,结果表明具有良好动力学特性和响应时间.为了模拟动车的振动情况,搭建一个两自由度的弹簧质量实验平台系统,利用天棚控制算法,在该实验平台上进行减振实验研究,结果表明磁流变阻尼器在1 Hz～2Hz频率范围内有较好的减振效果.     

爆炸流场与玻璃幕墙动力响应的仿真计算方法

采用ALE有限元法进行了爆炸流场与复杂玻璃幕墙结构相互作用的三维动态仿真。针对数值仿真过程中计算效率过低的问题,根据显式有限元和距离爆炸冲击波试验问题的计算特点,利用高性能计算平台设计并实现了爆炸冲击波与玻璃幕墙动力响应的分步流固耦合仿真计算方法。研究了爆炸冲击波作用下幕墙玻璃的动力响应情况,通过与试验结果相比较,证实了该仿真方法的可行性,为玻璃幕墙结构的抗爆设计与改进提供了参考依据。     

力限控制在振动试验中的应用研究

传统航天器加速度响应控制振动试验是根据特定的加速度规范,控制振动台台面加速度,这种试验方法会在试件固有频率处产生过试验现象,力限振动试验可以有效地缓解这种过试验.本文基于简单二自由度模型给出了详细计算力限条件的方法,在此方法基础上,推导出了航天器试件支架与振动台台面间力谱和加速度谱,并对试件支架进行力限正弦振动试验和力限随机振动试验,实验结果表明：与传统加速度响应控制方法相比,基于简单二自由度模型力谱条件的力限振动控制试验能够更加真实模拟动力学环境,有效缓解振动过试验,可以为航天器振动试验提供很好的试验依据。     

应用结构奇异值进行频域气动伺服弹性稳定性分析

基于鲁棒气动弹性分析理论,在气动伺服弹性系统中直接应用频域气动力,并引入复数速压摄动,导出了相应的μ分析框架,在此框架下应用结构奇异值理论,提出一种气动伺服弹性稳定临界点预测求解的完全频域方法。该方法既能保证系统结构奇异值的连续性,又可获得较为精确的计算结果。针对某型飞机及其偏航/滚转增稳回路构成的多输入/多输出气动伺服弹性系统的稳定性分析,采用本文方法求得的系统闭环稳定临界点与传统p-k法计算的结果吻合较好。     

滑动轴承油膜失稳振动的二阶定向循环平稳性分析

定义了二阶定向循环平稳统计量,提出了基于二阶定向循环平稳的信号分析方法。该方法将用于单通道实信号分析的二阶循环统计量扩展到复信号,并定义了正交双通道融合复信号的定向循环自相关、定向循环谱相关密度。为了验证该方法,利用转子试验台模拟滑动轴承旋转机械的油膜失稳故障以获取数据,分析结果表明该方法不仅能够提取系统在某一截面内的周期性振动特征,而且能够揭示转子在指定循环频率处的旋向。此外二阶定向循环谱相关密度在指定频率处的切片能显示更加丰富的转子频率耦合调制信息,试验结果验证了该方法的有效性。