基于非线性频率分析的主泵故障诊断技术研究

针对非线性系统的故障诊断问题,采用非线性频率特性分析的故障监测方法,对主冷却剂泵转子的开裂纹故障进行定位识别.该方法建立主泵开裂纹故障的数学模型后,使用两个幅值不同正弦信号激励系统,从非线性输出频率响应函数得到主泵振动信号的频率响应,通过计算系统频域的故障特征值,定位出了裂纹故障的位置.使用Matlab和Simulink的仿真工具验证了该方法的有效性,因此该方法可以应用于主泵裂纹故障诊断的研究之中.     

非线性耦合时空系统的同步

对一维非线性耦合Ｇｉｎｚｂｕｒ－Ｌａｎｄａｕ系统进行了研究。当２个信号注入了由３个耦合Ｇｉｎｚｂｕｒｇ－Ｌａｎｄａｕ方程组成的系统时，第３个方程对信号产生了响应，当同步控制实时时，响应系统会在驱动系统的状态之间来回跃迁。     

后非线性马尔科夫算法应用于振动信号提取

实际环境中通过传感器检测到的设备状态信号往往是非线性混合信号;而设备状态信号是设备故障诊断的基础,因此从混合信号中分离出设备状态信号极其重要。现有线性独立分量分析方法分离效果并不理想,对此提出将后非线性马尔科夫盲源分离算法应用于设备状态信号提取。为验证算法有效性,将直升机齿轮箱振动信号的非线性混合信号进行分离实验。实验结果表明算法能有效分离出轴承故障振动信号,为进一步提高故障诊断准确性和方便性提供了帮助。     

集成运算放大器的非线性宏模型(英文)

本文提出了两个分别适用于时域和频域分析与设计的运放宏模型。我们考虑了在不同大小的信号激励下,运放所呈现的线性和非线性响应,证明了运放在线性与非线性工作状态之间没有明显的界线;推导出了输入级电流饱和特性在频域中的非线性曲线及解析表达式;在摆率模拟中,揭示了其物理本质。     

非线性系统的自适应输出反馈优化跟踪控制

针对只有输出信号可测且不可测状态与未知非线性函数相关,同时还受到外部扰动的非线性系统,提出了一种自适应神经网络动态面优化控制方法,旨在解决该类非线性系统的输出反馈跟踪问题。首先,构建了基于径向基函数神经网络的状态观测器,保证其观测误差可渐进收敛至0;其次,利用动态面技术设计了自适应输出反馈控制律;最后,利用最速下降法选取了最优控制参数,优化了控制输入和跟踪性能,减轻了控制参数整定的工作量。该方法能够保证闭环系统所有信号半全局一致有界,而且通过引入性能函数和跟踪误差转换,保证系统输出具有指定的跟踪性能,改善了控制系统的过渡性质。仿真结果表明:设计的状态观测器较准确地实现了对系统信号的估计,跟踪误差信号幅值始终不超过0.02,控制参数优化后的输入信号幅值明显减小,验证了该控制方法的有效性。     

基于DWT与零空间法的结构非线性检测

目的研究一种新的非线性状态检测策略,为判断结构状态类型提供新的理论依据.方法首先,对结构响应数据进行离散小波变换(DWT),获得低频响应信号;其次,用低频响应信号构建Hankel矩阵,并进行奇异值分解(SVD),以此划分零空间与非零空间;最后,研究提出了两个指标(theta和DON)进行非线性检测,并构造了相应的线性基准值(LL).通过非线性数值仿真和一个3层非线性框架试验进行了方法验证.结果结构处于线性状态时,theta明显小于其线性基准值(LL),DON基本为1;而当结构进入非线性状态时,theta明显大于LL,DON也明显大于1,且两个指标都随非线性程度增加而增大.结论所提方法能较好地用于结构非线性检测,具有较强鲁棒性和工程实用性.     

一类切换非线性系统的自适应反步滑模控制

针对一类系统状态不可测且存在未知非线性项和扰动的切换非线性系统,结合自适应反步设计和滑模控制方法并引入模糊逻辑系统(FLS)以及高阶滑模微分器,设计一类新的自适应反步滑模控制方法,对控制方法进行算例仿真。结果表明,该方法能够对被控系统的状态信号和未知扰动进行有效的观测逼近,实现了系统输出信号对参考信号的快速跟踪,被控系统的稳定性、所有信号的有界性以及控制方法的有效性均得到验证。     

带状离散随机非线性系统的状态估计

目的讨论系统噪声和测量噪声为非零均值并且互为相关情形下的带状离散随机非线性系统的状态估计问题。方法利用广义逆矩阵和矩阵的奇异值分解和带状广义离散随机非线性系统的奇异值标准形式,基于标准形式,在两种情况下,将系统分解成两个子系统,估计子系统的状态。结果推广了原有的一些结果。结论得到了该系统状态的最优预测和滤波递推方程。     

基于Turbo码的OSS-SC-FDE系统

通过仿真做出单载波频域均衡(SC-FDE)系统,基于最优信号子空间的单载波频域均衡(OSS-SC-FDE)系统和应用Turbo码的两种系统的性能分析及通过不同调制方式达到基本相同的传输速率条件下的性能分析.从仿真结果可以看出,引入Turbo码后,两个系统性能都有明显改善,而OSS-SC-FDE系统比SC-FDE系统性能更好.因此通过利用信道状态信息(CSI)来选取最优信号子空间的单载波频域均衡技术,并引入Turbo码后可大大改善信号的传输性能.     

多源激励非线性隔振系统多时滞反馈控制动态特性

为了分析多个延时时间对非线性隔振系统的影响,建立了多源激励下非线性隔振多时滞反馈控制系统数学模型。通过数学变换得到了系统的特征方程,由于特征方程是超越函数方程,只考虑含有两个反馈延时时间的情况,得到了不同条件下影响系统稳定性的临界延迟时间。结果表明,当系统方程为自治系统时,延迟较小时系统的响应具有收敛特征;延迟较大时系统不稳定。当系统在多源激励下时,在延迟较小的条件下,系统处于周期振动状态;而当延迟较大时,系统进入混沌状态。     

具有压电元件圆薄板传感器的非线性弯曲

为解决在作用电压和机械力的耦合载荷作用下具有压电元件圆薄板传感器的非线性弯曲问题,基于VonKarman薄板非线性理论和压电本构方程,导出具有压电元件圆薄板传感器非线性弯曲控制方程.利用修正迭代法得到在机、电载荷共同作用下轴对称圆薄板的载荷、挠度和电压的关系式.通过算例分别讨论机械载荷和作用电压的变化对圆薄板弯曲变形的影响,结果表明:通过改变压电元件作用电压的大小和方向,可以有效地控制圆板的曲变形.该成果对具有压电元件圆薄板传感器弯曲变形控制具有一定的理论指导意义.     

光纤传输系统中的SPM 与XPM 效应分析

由于光纤具有非线性传输特性，根据光纤中的三阶非线性效应(Kerr效应)导致的材料折射率的改变，分析了自相位调制(SPM)、交叉相位调制(XPM)效应的产生机理，指出了由于一个波长的功率变化会引起同一光纤中其它波长光信号的变化，以及采用这种现象实现光纤孤子传输及全光波长变换(AOWC)的方法。     

基于S-R和分解定理的无网格法在功能梯度板中的应用

为了研究功能梯度板的非线性变形问题, 以 S-R 和分解定理为基础, 从虚功率原理出发, 结合更新拖带坐标系法、无网格 Galerkin 法, 推导出用于求解三维几何非线性问题的离散方程. 利用 MATLAB 编写无网格法程序, 对功能梯度板的非线性弯曲问题进行求解, 并研究板的体积分数指数和宽厚比对板弯曲的影响. 将计算结果与已有成果进行了比较, 验证了三维 S-R 无网格法求解功能梯度板大变形问题的合理性.     

2∶1内共振下超临界输流管道的强迫振动

高流速输流管道广泛应用于航空航天发动机等领域。为了掌握其在超临界流速下的动力学响应特征,基于坐标变换法建立了超临界输流管道的运动方程,并使用Galerkin截断法将运动方程离散为非线性常微分方程。通过增量谐波平衡法求解系统具有2∶1内共振时的非线性动力学响应,通过Floquet理论研究系统响应的稳定性和分岔行为,并使用数值积分法模拟了系统的拟周期响应。研究结果表明：当系统存在2∶1内共振时,系统响应发生不对称的双跳跃现象;而且2∶1内共振会导致能量在模态间相互转移,导致系统发生鞍结点分岔和Hopf分岔行为,引起系统响应的拟周期行为。分析系统参数对响应的影响表明,增加阻尼和减小激励幅值可以降低系统发生拟周期响应的可能性。可见,2∶1内共振是影响输流管道动力学特征的重要因素,因此设计中应该避免系统存在2∶1内共振,也可通过增加阻尼或减小激励的方式减少系统发生拟周期响应。     

基于压阻反馈信号纳米梁非线性振动控制

研究了基于硅压阻效应纳米梁非线性振动控制方法。在纳米梁固定端上表面粘贴硅压阻膜片,压阻膜片的电阻值随着纳米梁的振动发生变化。利用惠斯通电桥电路提取振动信号作为电压反馈控制信号,控制纳米梁的非线性振动。用多尺度法求解方程,得到系统主共振的幅频响应方程。由幅频响应方程分析系统非线性振动方程解的稳定性,研究了交流激励电压幅值、阻尼、反馈增益参数对系统稳定性和振幅的影响规律。研究结果表明:激励电压由0.25 V减小至0.1 V时,最大振幅衰减60%。无量纲阻尼由0.058 5增加至0.087 8时,最大振幅衰减40%。增大阻尼和反馈增益参数可以减弱甚至消除纳米梁振动的非线性特性。该研究成果为纳米梁非线性振动控制及信号提取提供了一种理论方法。     

行星齿轮系统弯扭耦合振动的增量谐波平衡法

针对行星齿轮传动机构弯扭耦合振动方程是半正定方程而无法直接采用增量谐波平衡法进行求解的问题,引入微小相对位移量来描述行星齿轮系统中各个部件之间的相对运动.采用运动转移矩阵将半正定方程转化为正定方程,同时考虑齿轮啮合刚度时变的非线性特性,采用增量谐波平衡法分析了行星齿轮系统非线性动力学响应.通过与数值求解方法Newmark-β法相对比,计算结果一致,验证了本文方法的正确性及高效性.     

轴向受力屈曲梁弱受迫振动的稳态响应

研究了均匀各向同性黏弹性梁的横向非线性振动, 该梁在支承两端受到一对轴向压力的作用而发生屈曲, 同时还受到横向简谐激励作用. 通过对屈曲梁的控制方程作坐标变换, 导出了以屈曲平衡位形为坐标轴的扰动方程. 在两端简支边界条件下, 运用Galerkin 方法将其离散化为多自由度非线性振动系统. 在存在内共振的情况下, 应用多尺度法计算得到弱受迫振动时前两阶模态的幅频响应曲线, 并发现了带有平方非线性项的系统所特有的饱和现象.     

非相对论短波长激光的1/3分频共振及其摄动解

在牛顿力学框架内和小振幅近似下,把非相对论粒子在时空周期场中的运动方程化为含有阻尼项和受迫项的Duffing方程.利用多尺度法分析了系统的1/3分频共振；利用Poincare方法讨论了系统的稳定性；找到了系统的临界条件；揭示了共振曲线的后弯现象；讨论了系统的跳跃现象.结果表明,系统的临界条件与它的物理参数有关,只需适当...     

非线性负荷特性等值阻抗的获取方法

由于电力电子技术的发展,非线性负荷在电网中所占的比重越来越大。非线性负荷在电力系统中容易产生谐波,造成谐波污染,因此有必要对其特性做出分析。提出了一种基于高阶微分方程和信号拟合,通过实时求取非线性负荷的等值阻抗来获取非线性负荷特性的方法。利用改进的矩阵束方法拟合端口电压电流信号,将电压电流信号代入到约束端口电压电流的高阶微分方程中,通过数学变换,得到负荷的等值电抗参数。依据负荷的等值参数的变化特点,来获取非线性负荷的特性。仿真实验表明该方法可行,可实时有效地求取负荷的等值阻抗参数,进而可获取非线性负荷特性。     

非线性弹性矩形板横向微扰动时的混沌运动(Ⅰ)

研究了非线性弹性双向受压矩形薄板受迫振动时的混沌运动，导出了矩形薄板的非线性控制方程，将其混沌运动归结为关于一个具有异宿轨道的Ｄｕｆｆｉｎｇ方程的讨论，利用Ｍｅｌｎｉｋｏｖ函数法给出了发生混沌运动的临界条件，揭示出在此类新的非线性动力系统中，同样存在着发生混沌的可能。