基于多尺度线调频基稀疏信号分解的广义解调方法及其在齿轮故障诊断中的应用

在基于多尺度线调频基稀疏信号分解的基础上,提出一种基于多尺度线调频基稀疏信号分解的广义解调方法,并将其应用于非平稳转速状态下的齿轮故障诊断.广义解调可以将时频分布呈曲线变化的多分量非平稳信号转化为时频分布平行于时间轴的平稳信号,因此非平稳信号经广义解调后满足傅里叶分析对平稳性的要求,而如何获取多分量信号的广义解调相位函数是广义解调方法的关键和难点.对信号进行基于多尺度线调频基的稀疏信号分解,得到分量信号的相位函数,再对分量信号进行广义解调和频谱分析得到齿轮故障特征频率.该方法非常适合于分析转速波动齿轮的多分量调幅-调频振动信号,仿真算例和应用实例说明了方法对变速齿轮箱故障诊断的有效性.     

基于模态振型形状优化的结构声辐射控制

针对复杂结构形状难以参数化的问题,建立基于有限元网格的参数化形状优化模型,提出一种基于模态振型的结构形状优化方法以控制结构声辐射功率。该方法通过有限元法计算结构的振动特性,然后采用瑞利积分进行结构的声辐射分析,在此基础上,用一组模态振型绝对值线性组合定义修改区域的形状优化函数,以每阶模态振型贡献因子为设计变量,通过改变模态振型贡献因子来优化结构的形状,达到降低结构声辐射功率的目的。研究简谐激励力下的结构声辐射优化,以结构声辐射分析频率带内的辐射声功率均值为设计目标,结构有限元结构坐标的最大变动值及模态频率为设计约束,利用序列二次规划算法进行优化求解。以几何平板和复杂曲面为数值算例,研究结果表明该方法可以有效控制结构声辐射。     

基于稀疏信号分解的自适应时变滤波器及其在齿轮故障诊断中的应用

提出一种新的自适应时变滤波器设计方法,并将其应用于变速齿轮箱齿轮故障诊断中.齿轮箱振动信号频率成分复杂,特别是多级变速齿轮箱,存在多个啮合频率,而齿轮箱齿轮故障诊断的核心是获取啮合频率的调制状态.在非平稳转速下,如何从复杂振动信号中提取包络调制信号是齿轮箱故障诊断需要解决的关键问题.基于多尺度线调频基(Multi-scale chirplet)的稀疏信号分解方法可以有效地提取频率呈曲线变化的信号分量,适合于载波频率的提取,以该载波频率为滤波器的中心频率,转频的倍频为滤波带宽,设计滤波中心频率曲线变化的自适应时变滤波器,可以有效地将多个包络调制信号分别提取出来,进而可以对变速多级齿轮箱齿轮进行故障诊断.提出的自适应滤波器可以根据信号本身的特点自动改变滤波中心频率和滤波带宽,对信号进行滤波,保留信号的有用频率成分,抑制无用成分.仿真算例和应用实例说明了方法的有效性.     

基于信号共振稀疏分解的包络解调方法及其在轴承故障诊断中的应用

提出了基于信号共振稀疏分解的包络解调方法,并将其应用到轴承故障诊断中.与常规的基于频带划分的信号分解方法不同,信号共振稀疏分解方法根据信号中各成分品质因子的不同,将信号分解成高共振分量和低共振分量.当轴承出现损伤时,振动信号由以包含轴承自身振动的谐振信号、包含轴承故障信息的瞬态冲击信号以及噪声组成.谐振信号为窄带信号,具有高的品质因子,可分解为高共振分量;而瞬态冲击信号为宽带信号,具有低的品质因子,可分解为低共振分量.基于信号共振稀疏分解的包络解调方法首先利用信号共振稀疏分解方法将信号分解成高共振分量、低共振分量及残余分量,再对低共振分量进行包络解调分析,根据包络解调谱进行轴承故障诊断.算法仿真和应用实例表明该方法能有效地提取轴承故障信号中的冲击成分,凸显故障特征.     

基于可靠性的混合不确定参数汽车盘式制动器振动稳定性分析

针对汽车盘式制动器的制动噪声抑制问题,基于可靠性分析理论,将响应面法与有限元复特征值技术相结合,提出一种混合不确定性参数下汽车盘式制动器系统振动稳定性的可靠性分析方法。该方法将参数不确定性引入到汽车盘式制动器的振动稳定性分析中,采用随机参数和区间参数对制动器系统进行描述,建立包含随机参数和区间参数的制动器系统不稳定特征值的响应面近似模型,实现分析模型的参数化,进而可对系统的振动稳定性进行参数灵敏度分析和可靠性分析。用该方法对某车的浮钳盘式制动器系统进行研究,采用蒙特卡洛方法分析系统振动稳定的可靠性和参数灵敏度。结果表明存在不确定性参数的情形下,通过提高制动器支撑背板的支撑刚度,能有效可靠地改善制动器系统的振动稳定性,减小制动噪声的产生,分析方法对抑制制动噪声具有一定的工程指导意义。     

用附加质量和刚度修改结构固有频率与局部振型

对在结构局部自由度上附加质量与刚度，从而使结构某阶固有频率与局部振型分量满足给定设计要求的动力修改问题提出了一种求解方法。本文方法仅需利用结构局部自由度上的动柔度参数，计算过程简便。给出了一悬臂梁的固有频率与局部振型修改算例来说明方法的有效性。     

基于自适应时变滤波阶比跟踪的齿轮箱故障诊断

针对多输入多输出齿轮箱传动系统和齿轮箱集群的振动信号中各啮合频率阶次相互干扰,从而导致故障诊断困难的问题,研究提出一种基于自适应时变滤波阶比跟踪的齿轮箱故障诊断方法。该方法利用基于多尺度线调频基稀疏信号分解提取各对传动齿轮的啮合频率,以各啮合频率为中心频率,对应转频的倍频为滤波带宽分别设计自适应时变滤波器对信号进行滤波,逐个提取振动信号中的啮合频率调制分量,再分别对提取的啮合频率调制分量单独进行阶比分析,有效地抑制其他无关联轴上齿轮啮合振动信号和其他非阶比噪声信号对阶比谱的影响,较好地解决阶比信号相互干扰的问题,提高阶比谱的调制识别效果,为多输入多输出齿轮箱系统和齿轮箱集群的故障诊断提供一条有效途径。仿真算例和应用实例说明方法的有效性。     

基于免疫进化的汽车主动悬架的控制及其鲁棒性

基于免疫系统的克隆选择理论，提出了一种具有多样识别能力、鲁棒性强和具有免疫记忆功能的免疫进化控制方法。仿真结果表明，免疫控制器能有效改善汽车的平顺性和操纵稳定性，对系统参数的不确定性具有自适应性和较强的鲁棒性。     

模式密度方法在结构异常检测中的应用研究

结构损伤发生后,结构的动力特性将随之改变,因此可通过检测动力特性的异常来判断结构的健康状况.研究了基于模式密度的异常检测在损伤诊断中的应用,该方法具有无需建立训练模型,能够支持模式动态更新等优点.以ASCE学会提出的基准结构为对象,采用基于相空间重构的奇异值分解技术提取适当个数的奇异值构造特征模式集,应用模式密度方法检测结构异常状况.仿真和试验结果表明,该方法能有效地检测损伤的发生.     

Sobol''''法在非线性隔振系统灵敏度分析中的应用研究

将基于方差的全局灵敏度分析方法——Sobol’法引用到结构动力分析中。Sobol’方法利用积分将函数f(x)分解成递增项之和，通过采样计算f(x)总方差及各项偏方差，从而求得灵敏度。与目前结构动力学广泛应用的局部灵敏度分析方法相比，该方法具有能考虑参数的随机分布、适用于参数不同的变化范围及参数同时变化情况等特点。以线性阻尼、立方刚度的非线性被动隔振体为对象，用Sobol’法计算了传递率对结构参数的一阶及总灵敏度，得出了软、硬弹簧和线性阻尼对传递率的影响规律．其结果为系统的优化设计提供了依据。