基于改进小波阈值和形态学的机械臂振动信号降噪分析

采集现场机械臂振动信号过程中会受到多种外部因素的影响，面临着多种噪声的综合作用。为了提高振动信号降噪精度，设计了一种基于改进小波阈值和形态学方法的机械臂振动信号降噪方法。利用改进小波阈值方法进行去噪时并跟形态学滤波方法进行结合的情况下可以对振动信号误差起到更优的抑制性能。研究结果表明：采用优化阈值-形态学滤波方法则可以获得纯净特征参数。本算法能够达到理想的噪声抑制性能，可以确保特征频率得到充分保留。     

高压绝缘子清扫机器人的动力学建模及分析

从支柱型绝缘子带电清扫机器人的振动问题中，提取出一类由柔性臂和刚性臂组成的系统，刚性臂和柔性臂之间采用垂直移动关节连接，构成了末端具有移动刚体的柔性臂系统．在假设模态法的基础上建立了系统的Lagrange动力学模型，建模过程考虑了重力对柔性臂振动的影响．根据模型分析了刚性臂全局运动与柔性臂柔性振动的相互影响，刚性臂的全局运动使柔性臂的振动频率降低，阻尼增加．应用该模型对绝缘子清扫机器人的振动进行了仿真．为优化清扫臂的全局运动，降低升降臂的振动提供了依据．     

基于信号生成的多线谱振动控制方法

针对实际振动主动控制中,线谱振动信号与参考信号的频率差异造成自适应前馈式线谱振动主动控制方法的性能下降这一问题,进行了基于参考信号生成的线谱振动主动控制方法的研究.在线谱振动主动控制方法中,结合一种参考信号波形生成器,并通过带通跟踪滤波器对残余振动信号进行滤波,将各个频率的残余振动信号分量进行分离,提出了一种基于参考信号波形生成器的线谱振动主动控制方法,并对该方法的稳定性和收敛性进行了分析.仿真结果表明:带通滤波器提高了该线谱振动主动控制方法的收敛性能.基于双层隔振平台的线谱振动主动控制实验表明该方法能够在参考信号频率与线谱振源信号频率存在偏差时取得良好的振动抑制效果.     

yo-yo 运 动 的 振 荡 神 经 网 络 控 制

在分析简单的振荡网络基本构成基础上,提出了一种用振荡神经网络对yo yo运动实现闭环控制的具体构架.给出了系统中所采用的神经网振荡器——抑制性锁相环、开关信号发生器和机器臂参考信号发生器等环节的数学模型.建立了实现yo yo运动闭环控制的实时控制系统,并通过实验对该控制方法进行验证.结果表明,振荡神经网络实现yo yo运动闭环控制的方法是可行的.     

基于机器视觉的柔性机械臂振动位移测量

 针对传统的振动位移测量方法中,间接测量法误差较大、准确度较低,而直接测量法虽能达到精度,但成本较高、实用性较差的问题,提出一种基于机器视觉的振动位移测量方法。选取电机驱动运动的柔性机械臂作为测量对象,通过CCD相机采集机械臂末端标记点运动图像,再经过阈值分割、质心检测等视觉处理,得到机械臂振动位移信息。通过搭建实验平台对该方法进行实验验证,并与压电材料测量法及仿真法得到的振动位移进行对比,结果表明,基于机器视觉的振动位移测量方法能够在不接触工况下,对柔性机械臂进行准确、实时的振动位移测量,相比于压电材料测量法,避免了公式误差等影响,具有明显的优越性。     

无人机晃动下基于相位的视觉振动检测

针对无人机平台视觉振动检测不准确的问题，文章提出一种抗无人机晃动的视觉振动检测算法，用于实现无人机拍摄镜头不稳定情况下的振动检测。该算法利用目标振动的局部性和无人机晃动的全局性，从源视频的混合信号中提取出目标振动。首先根据像素点亮度变化的剧烈程度实现目标振动区域与背景区域的分离；其次对图像的背景区域进行特征点提取，并求解背景区域的运动矩阵；然后对目标区域进行运动矫正，去除其包含的背景信号分量，即晃动信号分量；最后提取目标振动区域的局部相位序列，构建振动信号，并检测其振动频率。为了验证该算法的准确性，使用无人机在不同晃动幅度下拍摄多组视频并检测其振动频率。实验结果表明，该算法具有较高的准确性与鲁棒性，能够有效去除无人机晃动干扰，准确提取出视频中的目标振动信号。     

交叉更新参考信号的振动主动控制方法

针对参考频率与振源信号频率不一致时自适应前馈式振动主动控制方法无法取得良好控制效果的问题,提出了一种交叉更新参考信号的方法。该方法将余弦、正弦信号分量通过交叉更新得到带有幅值和相位信息的初始信号,再经正交化处理来保证正弦、余弦信号幅值稳定且只含有相位的更新信息。结合传统的滤波-X最小均方(FXLMS)方法,通过带通滤波器,有效滤除了谐波成分的残余振动信号,从而形成了一种振动主动控制方法。仿真和试验结果表明,振动主动控制方法能够在获得的参考信号频率不准确的情况下,通过交叉更新参考信号将参考信号频率收敛到实际的振源信号频率,在无法获得准确的振源信号频率的条件下进行有效的振动主动控制。     

气动驱动的移动柔性臂振动控制

针对移动柔性机械臂的振动抑制问题,提出了一种基于有杆气缸驱动的控制方案.该方案采用脉冲码调制方法控制气缸活塞杆的运动,从而抑制柔性臂的振动.文中构建了气动系统回路,推导了气动驱动控制柔性臂的系统模型,并基于控制算法的闭环方程分析了该方法在实现滑块定位的同时实现抑制振动的可行性.最后,建立了基于气动驱动的移动柔性臂实验系...     

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.     

基于深度学习和激光多普勒测振技术的机械臂电机故障时频尺度诊断方法

机械臂电机振动信号的采集效果较差,影响时频特性分析过程,导致故障诊断效果与精度较差,为此提出基于深度学习和激光多普勒测振技术的机械臂电机故障时频尺度诊断方法。使用激光多普勒测振技术与小波阈值去噪算法,建立机械臂电机振动信号采集系统,获取并重构故障信号;提取电机振动信号的时域、频域等尺度特征,引入人工神经网络建立一个具备学习能力的故障诊断模型,将提取的机械臂电机故障时域、频域等尺度特征输入诊断模型中,输出分类诊断结果,即可完成机械臂电机故障时频尺度诊断。结果表明：利用该方法开展电机故障诊断时,检测结果与实际电机故障类型之间偏差较小,诊断效果好、精度高。     

振动台垂臂安装条件下与离心机机臂的相互影响的计算

分析了振动台垂臂安装情况下振动离心复合系统的受力，建立了相应的物理和数学模型，计算出振动台和离心机的相互影响。计算结果表明：振动台的振动引起离心机机臂的上下摆振，在共振频率段影响很大，离心机机臂的上下摆振在远离共振频率段对振动台几乎没有影响，在共振频率段有一定影响。     

基于平移窗信号自相关分析的振动稳定性研究

针对目前潜油电泵的振动信号稳定性分析方法存在的不足,提出了基于平移窗信号自相关分析方法,并定义了稳定指数用于定量评价振动信号的稳定性。首先利用滑动叠加平均法获得一个能够最大程度地代表振动信号周期性特征的窗信号;然后将该窗信号在振动信号上平移并进行自相关分析,从而获得自相关系数序列;最后对自相关系数序列进行处理得到稳定指数。仿真及实验结果表明,本方法可有效地评判信号是否存在振动幅度不稳定或振动周期不稳定的现象,并成功地检验出具有潜在故障的电泵,验证了该方法在评价振动信号稳定性方面的可行性和有效性。     

基于小波分析及振动信号灰度矩的水电机组振动区建立方法研究

通过对仿真振动信号进行连续小波变换,选择合适的小波分解尺度和小波类型,得到能够反映振动特征的小波系数图。由于系数图不能定量地反映机组振动强弱,需要人工介入辨识;于是在信号的特征提取中,引入"灰度矩",并把一阶矩作为定量指标,发现灰度矩数值能定量表征振动信号强弱。基于此理论方法,结合云南某水电厂的实际振动数据,提出一种建立水电机组振动区的新方法;并以上导水平摆度的振动数据为例确定出该机组的振动区;该方法比传统的仅仅通过振动峰峰值确定振动区方法更加准确,没有遗失振动的大量信息;而且以机组自身振动为参考标准,更有说服力。     

用奇异值分解研究数控工作台动态特征

本文用奇异值分解方法研究数控工作台动态特征。测试数控工作台三个方向的加速度信号;用奇异值分解得到信号的奇异谱;找出构成信号的主分量;通过提取主分量动态特征来研究信号的动态特征及其影响因素;通过计算信号能量来对信号及主分量进行量化分析。结果表明：构成信号的前两个主分量的信号特征明显,依此可以提取出混沌信号的动态特征;工作台铅垂方向的信号与水平面上运动方向的信号有很大的互相关性,说明信号来自于同一激振源,而水平面上与运动方向相互垂直的两个方向的信号互相关性小;运动方向的信号总能量最大,水平非运动方向的最小,铅垂非运动方向的居中;丝杠在铅垂方向的弯曲振动远比水平方向的大。     

基于加速度测量的仪器化冲击试验方法研究

为研究摆杆在材料冲击过程的动态响应特性及摆杆的振动对测试结果的影响,本文利用虚拟仪器技术构建了一个仪器化冲击测试系统,将加速度传感器用于仪器化冲击试验。试验结果表明,将加速度传感器用于仪器化冲击试验所得的特征曲线与传统仪器化冲击试验特征曲线一致,用加速度传感器测出的数据计算出的冲击功与试验机表盘读数吻合,因此将加速度传感器用于仪器化冲击试验是可行的。通过测量试验中冲击试验机摆锤的加速度,分析材料的冲击性能与摆锤振动特性的关系。运用欧拉-伯努利梁理论对摆杆进行横向固有频率分析和对试验中加速度信号进行功率谱密度分析,得到摆杆在冲击载荷作用下的动态响应与材料的韧脆性之间的关系。研究结果表明,冲击功中的裂纹扩展功反映材料的韧脆性,冲击功中的裂纹扩展功越大,材料的韧性越好;材料韧性越好,摆杆的振动低频所占的能量就越高。     

采用滑动平均多元多尺度色散熵的液压泵故障诊断方法

为了提高色散熵的信息提取能力，在兼顾计算效率和效果的前提下，引入多维嵌入重构理论，借鉴滑动平均的思想，更新了传统多尺度算法的粗粒化方式，提出了滑动平均多元多尺度色散熵(moving average multivariate multiscale dispersion entropy，MA_mvMDE)用以提取液压泵故障特征。首先，利用均匀相位经验模态分解（uniform phase empirical mode decomposition，UPEMD）将振动信号分解为多个本征模态分量（intrinsic mode functions，IMF），再采用相关系数法筛选敏感分量，将包含大量故障信息的模态分量作为多通道数据计算其MA_mvMDE值来提取故障特征。接着，采用MCFS方法选择故障敏感特征实现降维。最后，通过随机森林分类器完成故障识别。采用液压泵故障振动数据验证了该方法能够准确诊断不同类型和不同程度的故障。     

多关节柔性机器人手臂的振动分析和振动控制

本文应用机电一体化的研究方法,推导了柔性机器人手臂的振动方程式,并结合控制系统,推导了机电系统的动态方程.对在任意位置上有集中质量的变截面桑性手臂进行了振动分析和数值仿真,并进行了实验验证.证明了本文的分析方法的妥当性和位置反馈的抑制技术是相当有效的.     

Dynamic balancing of dual-rotor system with very little rotating speed difference

Unbalanced vibration in dual-rotor rotating machinery was studied with numerical simulations and experiments. A new method is proposed to separate vibration signals of inner and outer rotors for a system with very little difference in rotating speeds. Magnitudes and phase values of unbalance defects can be obtained directly by sampling the vibration signal synchronized with reference signal. The balancing process is completed by the reciprocity influence coefficients of inner and outer rotors method. Results showed the advantage of such method for a dual-rotor system as compared with conventional balancing.     

基于DSP的双通道动平衡仪研制与应用

普通单片机在测量过程中很难实现对振动信号的实时处理，为此，提出一种以DSP为核心的双通道动平衡仪的软、硬件实现方法．原始加速度振动信号经电荷／电压转换、滤波、积分和程控增益放大后形成两路电压信号，DSP以光电传感器产生的转速脉冲信号为基准通过A／D对其进行整周期采样，进而由离散傅里叶变换精确计算振动信号的幅值与相位，并通过影响系数法给出了最终的平衡配重结果．系统结构简单，实时性强，满足现场双面动平衡对双通道同步测量的要求．采用此仪器对有五级叶轮的罗茨风机进行双面动平衡，平均振动下降率超过90％．     

轴向运动弦线横向振动的变结构控制

运用变结构控制理论,采用指数趋近律对张紧臂的角位移进行控制,从而达到控制轴向运动弦线横向振动的目的.利用Matlab进行数值仿真,验证了所提控制力的有效性.