激励作用下非线性系统的时变特征识别

提出采用小波重排谱的方法对外激励作用下的非线性系统进行识别,得到其频率骨架曲线和阻尼骨架曲线.对摩擦滑移隔震系统进行识别,识别结果与理论曲线吻合较好,说明方法适合于激励作用下非线性系统时变参数的识别.     

基于复小波变换的拉索结构阻尼比识别

采用复小波变换对结构自由响应信号进行分析,推导出信号小波变换的脊线包含结构频率与阻尼比信息;采用动态规划的方法提取小波脊线,用最小二乘拟合方法识别结构固有频率和阻尼比.并对一数值算例信号添加不同噪音进行分析,与对数衰减率法识别结果进行对比,验证了方法的有效性和抗噪性.数值算例结果表明：提出的方法能有效识别结构频率与阻尼比;与对数衰减率法相比,小波方法具有更高的稳定性和抗噪性.将提出的方法用于安装减震器拉索的试验研究,较好地识别出了结构模态频率和阻尼比.     

非平稳随机激励下线性系统模态识别的小波方法

通过对非平稳随机激励下的线性时不变系统的响应x(t)进行小波变换.利用各级小波系数的正交性,对其中的某些平稳小波系数进行合成,得到满足结构动力学方程的新平稳信号y(b),用其代替原始的结构响应x(t),结合其他各种平稳随机激励下的模态识别的方法,进行非平稳随机激励下系统参数的识别.仿真结果表明,该方法可以在一定程度上消除非平稳随机激励所引起的响应信号的非平稳性.     

带有参数非确定性的单层厂房结构的地震响应

将材料参数非确定性和输入外荷载非确定性等的影响用结构的自振圆频率和响应的屈服位移的非确定性来表征，采用Monte-Carlo模拟方法对自振圆频率和结构响应的屈服位移考虑为非确定性参数时结构的非线性最大位移响应、最大恢复力响应进行计算分析，并对结构抗力与外荷载效应的相对比值对非线性结构系统可靠指标的影响进行初步研究。结果表明，非确定性参数对结构最大响应有显著影响，不同的非确定性对结构响应的影响程度不同，在非线性结构动力分析中区分各种非确定性因素的贡献是非常重要的。     

考虑结构质量未知的非链式结构系统识别方法

目前已发展了许多基于结构振动响应进行结构系统识别的方法,但这些方法大都假定结构质量已知.虽然有部分学者研究涉及到质量未知的结构系统识别,但提出的方法还需要观测结构全部响应,尤其大多数为链式结构识别,对非链式结构研究很少.本文针对这些不足,研究考虑结构质量未知的非链式结构系统的识别,提出基于扩展卡尔曼滤波(EKF)方法,仅需要观测梁结构部分加速度响应,可同时识别结构的位移速度响应状态与未知的结构质量、刚度、阻尼参数.进一步推广了外激励未知情况下的扩展卡尔曼滤波(EKF-UI)方法,融合观测的结构部分加速度与应变响应,同时识别结构的位移速度响应状态与未知的结构质量、刚度和阻尼参数.并分别采用简支梁在已知和未知外激励下结构系统的识别算例,验证提出的两种方法的有效性.     

基于改进Crazy Climber算法的小波脊线提取

针对传统Crazy Climber算法提取多条小波脊线耗时长、效率低等问题,提出一种模拟正火冷却的改进Crazy Climber脊线提取算法.通过对结构振动的响应进行连续小波变换,在小波系数幅值构成的时频平面中,基于模拟正火冷却算法跟踪提取时频平面中的小波脊点,促使每一个随机点高速地聚集在脊线上,消减运算时间.通过单自由度和多自由度系统数值模拟,与传统Crazy Climber算法在计算效率和识别精度两者进行对比分析,验证改进算法的的优越性.     

基于Morlet小波变换的振动特性参数识别

传统的振动系统特性参数识别方法对于非线性、非平稳信号的处理能力差,尤其对于阻尼比的识别精度较低.将Morlet小波变换和随机减量技术相结合识别振动系统的特性参数,首先利用随机减量技术提取振动的自由衰减响应信号,进而由Morlet小波变换对信号进行连续的小波变换处理得到小波能量谱,结合参数识别的基本理论及对时间-幅值坐标面曲线的半对数拟合结果得到振动系统的频率及阻尼比,数值仿真结果表明,提出的方法能有效识别系统的固有频率和阻尼比.将该方法应用于罐车模型流固耦合冲击试验研究,较好地识别出充液工况下振动系统的固有频率和阻尼比.     

热振环境下薄壁结构动力学参数识别的流形学习方法

热振激励下的高超声速飞行器复合材料薄壁结构的动力学特性复杂,通过对不同载荷条件下薄壁结构的动力学参数识别可进行结构动态特性评估.针对热振激励下的非线性结构,基于流形学习提出了一种识别结构动力学参数的新方法,该方法仅从响应数据就可以识别结构的固有频率、振型和阻尼比.通过建立热振联合试验系统,对C/SiC复合材料薄壁结构开展不同温度下的热振试验,得到不同温度下的动力学参数并获取试验响应数据集,基于流形学习方法的识别结果与试验结果对比,验证了方法的可行性,并得到了C/SiC复合材料薄壁结构的动力学参数随温度的演化规律.     

基于视觉测量的微陀螺振动系统线性度测试研究

为了测试分析微陀螺驱动模态振动系统的线性度,使驱动模态在静电驱动信号激励下产生稳定的线性振动,采用计算机视觉测量方法,使用高速摄像机获取微陀螺驱动模态在频率固定的调幅驱动电压信号激励下的振动位移响应视频图像;通过对运动时序图像的处理、目标识别与运动参数测量,获得振动位移的时变曲线.进一步得到驱动电压幅值变化与振动位移幅值的变化关系,分析结果表明,该方法便于对微陀螺振动系统的线性度进行测试分析.     

基于结构水下冲击响应识别结构模态参数

在冲击载荷作用下,基于水下结构的动力学方程,结合Hilbert-Huang变换(HHT)推导出冲击作用下结构响应与模态参数的关系,并识别了水下结构的频率和模态阻尼比.HHT方法适合处理冲击等非平稳响应,设计的带通滤波器能自动选取截止频率,可以准确地得到各阶模态响应.且只需要结构适当一点的冲击响应,就可得到结构的固有频率和模态阻尼比.最后,以一水下矩形钢板为例,经数值计算在典型的爆炸冲击载荷作用下结构的振动响应,通过本方法得到了结构的固有频率和模态阻尼比,再以水下圆柱壳结构为例,同样得到了结构的固有频率和模态阻尼比,验证了本方法在冲击作用下识别水下结构模态参数的可行性.     

三维谱特征下的汽车尾气评估方法

针对汽车尾气排放的非线性、时变性问题,提出一种三维谱特征下的汽车尾气评估方法。该方法利用频谱分析的原理对汽车尾气进行时频转换,得到尾气的三维谱特征。这些三维谱特征作为输入被提交给径向基神经网络,在K均值聚类算法的驱动下,径向基神经网络完成训练与测试,实现对三维谱特征的分类,从而评估相应的汽车尾气排放水平。数值实验结果表明,提出的汽车尾气评估方法具有较高的准确性。     

基于多窗口时频重排的非线性调频信号时频结构分析方法

基于时频重排的高时频聚集性和多窗口分析方法低方差、高分辨率等优点,提出一种基于多窗口时频重排的非线性调频信号时频结构分析方法.该算法结合时频重排和多窗口分析方法,降低由重排振荡和噪声引起的波动,保持时频重排的高时频聚集性,同时清楚地展示了非线性调频信号的频率调制规律.仿真实验结果证实该方法对两个相距很近的二次多项式调频信号和实际的蝙蝠声纳信号都非常有效.     

水下目标LFM回波的小波尺度谱重排及匹配检测

在浅水混响限条件下,为提高水下小尺度目标检测性能,结合宽带线性调频(LFM)信号回波目标信息量大、混响背景相关性弱的特点,提出对目标宽带回波进行时频谱重排压制混响,再进行匹配检测的方法.通过比较目标回波的短时傅里叶变换和小波尺度重排谱时频表征,发现小波尺度谱重排能较好地实现目标信号和耦合混响的分离.再结合匹配滤波的定位特性设计基于小波尺度重排谱的时频匹配检测器.仿真和测试数据分析表明,文中方法的检测性能优于传统匹配滤波约4 dB,在混响背景下,时频匹配滤波器仍能对水下目标进行有效定位,且能较好抑制旁瓣.     

一种跳频信号跳周期联合估计算法

针对通信对抗中的实际应用,给出了一种联合算法估计跳频信号跳周期,与传统跳周期估计方法不同,该方法通过对信号进行谱图重排变换,然后提取时频脊线并对其进行小波变换,精确定位跳变时刻,最后得到跳周期的准确估计。仿真结果表明,该方法具有较好的抗噪性能,在信噪比大于-1db时能得到准确的参数估计。     

时频分析在语音信号处理中的应用

时频分析技术是近年来信号处理等领域一个新的研究热点。首先介绍了时频分析技术中的Winger-Ville分布和重排理论两种方法。然后应用这两种方法对去噪的语音信号进行时频分析处理。通过仿真结果表明,将重排理论应用于语音信号处理,能明显改进时频表示的可读性,更有效地识别信号和提取信息。     

考虑非线性弹性力的滚珠丝杠系统分岔与混沌特性分析

应用弹性力学位移法及Galerkin法建立了数控机床进给系统滚珠丝杠的数学模型,指出非线性弹性力作用下的滚珠丝杠系统可以用有阻尼的Duffing方程来描述,并用林滋-庞加莱奇异摄动法求得系统的自由振动二次近似解析解.通过参数辨识仿真及试验研究对模型进行验证,发现在进给系统运动过程中,受轴向力、径向力、扭矩等多种载荷作用的影响,滚珠丝杠系统会发生非线性振动,出现分岔及混沌现象,系统刚度随工作台位置的不同而变化,呈现出非线性规律,使运行中的系统固有频率不稳定.根据工作台振动加速度时间序列和频谱图存在的混沌特征,断定进给系统是一个非线性动力学系统,可为数控机床的动态系统辨识提供依据.     

用于非线性时变系统噪声统计Q、R阵估计的新方法

提出了一种估计非线性时变系统过程噪声协方差阵Q和观测噪声协方差阵R的新方法.扩展卡尔曼算法结合前馈神经网络的非线性时变系统辨识过程中,噪声统计Q、R阵的估计是影响系统建模和预测精度的关键因素之一.本文所提出的估计噪声统计Q、R阵方法是基于协方差匹配技术,将M ehra估计定常系统噪声统计的方法推广到一般的非线性时变系统.仿真结果显示了本文方法的有效性.     

金属橡胶非线性减振系统混沌特性研究

对金属橡胶非线性减振系统的混沌特性进行了研究,建立了系统的力学模型,对减振器进行了静、动态试验,识别了减振器的各参数,通过求解系统响应随激励参数变化的分岔图,确定了系统产生混沌时激励力和频率的取值,采用Runge-Kutta法求解并绘制了系统的位移时间历程图、相图、Poincaré映射图和频谱图,计算了Lyapunov指数最大值,并在Adams软件环境下进行了仿真试验验证,证明了金属橡胶非线性减振系统具有混沌振动特性.      

混沌运动特征的小波脊识别

介绍了一种分析混沌运动的小波脊方法,并将小波脊方法用于分析存在混沌运动的初轧机非线性振动中.研究表明,小波脊方法只需对系统状态变量的某一分量的时间历程进行分析,就可以区分出系统的周期运动、拟周期运动或混沌运动.该方法与Poincaré截面图和相图等方法进行对比,可以发现小波脊线更适应高维混沌系统的研究,并且由小波脊线代...