基于NOFRFs的中放检波电路系统故障定位方法

非线性电路系统在故障前后其非线性传递特性往往会发生明显的改变,通过比较系统正常状态下的频域特征与当前工作状态下的频域特征就可以判断系统是否处于故障状态.系统的非线性传递特性在频域的表现是广义频率响应方程GFRFs及非线性输出频率响应方程NOFRFs.基于NOFRFs理论对多级级联模拟电路中的非线性故障进行定位的方法作了具体介绍.并通过使用不同的激励信号激励系统,说明了激励信号的选择对故障诊断的影响.     

弹引系统传递函数系统辨识

在对弹引系统动态特性详细研究的基础上,通过分析弹丸过载和引信过载的差异,建立弹引系统传递函数的数学模型.搭建弹引系统锤击试验平台,根据系统可辨识性要求,采用有限元法对试验平台中力锤进行模态分析,确定力锤的选型.利用该试验平台,在弹丸、引信不同拧紧力矩条件下,测取单位脉冲激励时弹引系统的输出响应.基于系统辨识理论的输出误差模型,提出弹引系统传递函数算法,并编制相应的计算程序.最后以某弹引系统锤击试验的数据为例,计算出该弹引系统的频域传递函数,并在相同的激励环境下对理论计算的输出响应与实测试验结果进行比对,结果表明所提出的弹引系统传递函数系统辨识算法及输出误差模型符合实际情况,达到了研究目的.     

一类迟滞非线性振动系统建模新方法

用理论和试验相结合的手段研究一类迟滞非线性振动系统的动力建模, 提出一种新的建模方法, 用此方法建立非线性模型用来描述这类系统的动态特性。该模型用非线性刚度和非线性阻尼机理构造, 刚度和阻尼机理由理论和试验推出, 模型中的参数由试验数据辨识。用所建模型重构恢复力——位移迟滞环, 结果表明, 该模型能很好描述这类非线性振动系统的特性, 模型中各参数的重要性得到展示, 提出的建模方法实用且有效。     

改进的非线性调频脉冲压缩方法在空气耦合超声检测中的应用

为解决空气耦合超声检测中信号微弱、信噪比低的问题,在应用线性调频脉冲压缩方法的基础上,研究非线性调频脉冲压缩方法及改进后的方法在空气耦合超声检测中应用。介绍非线性调频脉冲压缩方法的基本原理,针对超声检测中实际应用的特殊性,分析换能器频带特性对脉冲压缩效果的影响,试验研究改进的非线性脉冲压缩方法对空气耦合超声换能器接收信号的影响以及脉冲压缩方法对提高信噪比的实际效果,通过空气耦合超声C扫描检测系统,对玻璃纤维复合材料试样进行成像检测试验。试验结果表明,改进的非线性调频脉冲压缩方法可有效提高脉冲压缩效果,有利于改善空气耦合超声检测的效果。     

非线性齿轮系统单齿故障动力学特性

针对齿轮系统运行过程中具有非线性动力学特性,借鉴混沌振子检测理论中根据系统相轨变化检测信号的原理,分析了齿轮单齿故障冲击信号出现的成因及其出现故障后非线性动力学特性的变化,建立了基于冲击分析的非线性齿轮系统单齿故障动力学模型。通过分析发现,齿轮系统模型在一定的参数条件下,其动力学特性会进入混沌状态。而在相同参数条件下,出现单齿冲击故障并达到一定程度后,齿轮系统会在故障冲击的激励下进入大周期运动,从而表现出明显异于无故障条件下齿轮系统的动力学特性。仿真结果表明,该方法能有效区别齿轮系统单齿故障状态。     

基于NLFM Barker编码的板材焊缝缺陷超声检测方法研究

针对编码超声检测中,回波信号经脉冲压缩后存在主瓣持续时间长和旁瓣水平高的问题,提出了一种基于非线性调频(NLFM) Barker复合编码的超声波激励方法,用于板材焊缝缺陷检测。给出了该复合码的产生方法,并推导出了其函数表达式。通过仿真对比分析了其与Barker码、非线性调频信号、以及线性调频Barker码这3种编码激励方法产生的超声波的时频特性、传感器响应特性以及回波脉冲压缩特性。试验结果表明,该复合编码超声回波信号经脉冲压缩后,其主旁瓣功率比较非线性调频信号和线性调频Barker码分别提高了约11和5 dB,峰值旁瓣水平较Barker码、非线性调频信号、以及线性调频Barker码分别降低了约7.8、7和3.6 dB,并能有效检测出焊缝中预设的5种常见缺陷。     

基于QPSO-Volterra的齿轮裂纹故障特征提取

鉴于目前主流齿轮裂纹故障检测方法所存在的局限性(即仅利用系统响应作为研究对象,很少考虑输入对于故障特征提取的作用),并考虑到其作为一种典型非线性系统所蕴含的动态特性,将Volterra级数理论应用于不同状态齿轮啮合传动系统,以充分发挥Volterra级数能够综合利用系统输入、输出数据进行系统非线性特性描述的优势;同时考虑到QPSO算法较高的全局搜索能力,采用该算法对齿轮啮合传动系统Volterra模型进行了时域核辨识。仿真实验结果表明,高阶时域核对于齿轮裂纹故障所引起的系统非线性特性变化非常敏感,可以有效地表征并区分出不同状态下齿轮啮合传动系统的非线性动态特性,达到了预期目的。     

基于扩展卡尔曼滤波的车用锂离子电池SOC估算

锂离子电池荷电状态(SOC)作为电池重要的内部参数之一,为电池管理系统(BMS)功能实现提供了重要依据。车用锂离子电池为典型的非线性系统,使用锂离子电池时的过充电、过放电、瞬间大电流以及温度等因素都会让电池特性发生不可逆转的变化。以卡尔曼滤波为理论基础,结合复合电池模型,提出基于扩展卡曼滤波的锂离子电池SOC估算方法,添加与电池温度有关的容量校正模型以及和库仑效率有关的电流效率模型,实现对SOC估算校正。并通过仿真进行了验证,证明该模型具有精度高、抗干扰能力强的优点。     

低架桥固有特性模态综合分析法及其模型试验验证

利用Guyan静力变换推导了一种含超单元连接子结构的双协调自由界面模态综合法,该法计算精度高,缩减了系统自由度,可对含铅芯橡胶支座、非线性弹簧等非线性连接元件的结构进行动力分析.基于该法和自由界面模态综合法比较分析了自动化码头低架桥铅芯橡胶支座全柔性、全刚性支撑下结构的固有特性,结果表明,铅芯橡胶支座对低架桥的调频效果明显.用量纲分析法推导了结构固有特性动力模型相似条件,通过锤击法测试了低架桥模型的固有特性.模型试验与原型仿真结果相互验证,说明仿真结果可靠,试验设计合理,同时验证了超单元间接法以及铅芯橡胶支座的调频作用.     

PolyMAX法在自升式平台模型损伤检测中的应用

对某自升式海洋平台模型进行了脉冲锤击法试验模态研究.采用移动力锤法对自升式海洋平台模型无损伤和有损伤两种工况进行振动测试,对振动数据采用PolyMAX法进行模态分析,研究了两种工况下的结构动态特性.试验分析结果表明,PolyMAX方法在自升式海洋平台模型损伤检测中,不仅能够获得清晰的稳态图,还可以有效识别结构模态频率、模态振型;根据平台模型损伤前后的模态参数可知,平台模型损伤后X,Y方向的一阶频率均有明显降低,尤其是损伤处模态振型变化更为明显.该特征为自升式海洋平台损伤检测提供了一个依据.     

基于Shaw不变流形的双层金属橡胶隔振系统振动响应分析

多自由度非线性系统求解是困扰其推广使用的难题,为解决多自由度金属橡胶非线性隔振系统特性分析与响应计算问题,采用基于Shaw不变流行定义的非线性模态理论来求解双层金属橡胶隔振系统的振动响应。首先基于金属橡胶双折线本构关系模型建立了双层金属橡胶隔振系统的力学模型,并对金属橡胶迟滞环节进行了等效线性化,推导了隔振系统的运动微分方程;然后依据Shaw不变流行的定义,提出了能使非线性模态理论成立的基本假设,推导了该系统的非线性模态方程,并指出了用非线性模态叠加法求解的过程;最后分别用该方法与Runge-Kutta数值计算方法求解了算例,并将结果进行对比,说明了以非线性模态叠加法求解两自由度金属橡胶隔振系统响应的可行性,尽管该方法尚不能十分精确,但在多自由度非线性系统求解没有较好的办法的现状下,为解决多自由度金属橡胶振动系统响应计算问题打下了基础,该方法对多自由度非线性系统的求解具有重要的意义。     

基于安时积分和无迹卡尔曼滤波的锂离子电池SOC估算方法研究

基于Thevenin等效模型建立二阶RC等效电路模型，通过混合脉冲动力功率特性测试实验获取电池脉冲放电数据，进行电池等效电路参数辨识。为弥补锂离子电池荷电状态在90%~100%区间时电池模型参数辨识拟合误差而引起其估算误差的缺陷，综合采用安时积分与无迹卡尔曼滤波估算电池荷电状态。使用硬件在环仿真测试平台及环境模拟测试平台进行电池管理系统设计，在不同工况下对电池进行荷电状态估算，结果表明荷电状态估算误差范围为-1.5%~1.0%，该方法估算精度较高，效果理想。     

弹性体非线性振动系统参数辨识的一种时域法

提出了对弹性体非线性振动系统参数辨识与预测的一种时域模型法。它可视为时间序列分析中的 AR模型法在非线性领域内的一种推广。该方法首先将非线性振动系统中的非线性恢复力和非线性阻尼力用某一函数级数(例如幂级数 )表示 ,然后 ,先用线性模型来逼近原系统 ,应用线性系统辨识方法确定系统阶次 ,再确定系统中非线性恢复力、阻尼力的结构 ,建立非线性模型并辨识各项参数 ,最后进行预测。算例表明 ,用该方法建立的模型能够较好地反映系统的非线性特性 ,并能提高模型预测的准确性。     

阻尼合金非线性本构关系及其在弹性机构动力学中的应用

对所开发的阻尼合金材料,测量其在不同力幅脉冲激励下的响应,发现其损耗因子随着应变值的上升而增大。在对多种拟合模型比较基础上,选取二次曲线函数描述该阻尼合金的比阻尼能力随应变的变化规律。将所得变化规律与等效粘性阻尼理论相结合,给出了一种依赖于应变和频率的非线性阻尼本构关系式。根据变形体虚功原理,导出了包含该非线性阻尼关系的弹性连杆机构系统运动微分方程。将状态变量法与Pade逼近法相结合,给出了一种求解该复杂非线性系统的数值算法。数值计算与试验结果吻合,表明了所提理论方法的正确性和有效性。     

车辆悬架K&C特性分析

汽车作为一种交通工具已经融入到了大多数人的生活当中,悬架系统是现代汽车的重要组成部分。一个具有良好综合性能的悬架系统,对提高汽车的平顺性和操纵稳定性有着重要的意义。建立了整车动力学模型,在此基础上对七自由度整车模型进行简化,得到1/4悬架动力学模型。对影响汽车平顺性的主要参数K&C进行了理论分析,并在该理论分析的基础上采用分段方法描述了悬架K&C非线性特性表达式,从而为研究车辆整体性能和进一步了解悬架非线性特性的时域性提供思路。     

基于智能与仿真技术的非线性润滑系统研究

采用智能控制与软件仿真技术研究非线性气-液两相流润滑系统.利用Navier-Stocks方程建立描述系统中流体运动特性的非线性偏微分控制方程组,并利用有限体积方法对其进行离散,获得了描述系统运动规律的数学模型及边界条件.基于CFD计算流体动力学,以及RBP径向基函数神经网络算法,建立系统的仿真模型,应用该模型对系统的工作特性进行仿真研究,并与实验结果进行对比.结果表明:2种模型都能很好地仿真系统的工作特性,其结果与实验测得的结果基本一致,为系统的实际应用提供了理论研究依据.     

湍流信道下光空间调制信号的压缩感知检测

在光空间调制系统中采用最大似然检测算法可以获得最优的误码性能,但算法的译码复杂度限制了其实际应用。本文依据光空间调制激光器映射向量,并结合脉冲位置调制方式下的脉冲向量构建了具有稀疏特性的发送信号。基于该稀疏特性,采用正交匹配追踪算法提出了一种基于压缩感知理论的光空间调制信号检测方法。仿真结果表明:该方法以少量误码性能损失为代价极大地降低了信号检测的复杂度。当激光器数目为64时,相比于最大似然检测算法,本文所提方法的复杂度降低了99.54%。同时,由于稀疏性的引入,该方法更适合于具有大规模激光器的无线光通信系统。     

基于非线性特征融合的高速装备故障诊断方法

针对高速数控装备的复杂非线性特性,基于改进证据理论和非线性特征提出了一种新的故障诊断方法。分析了高速运行状态下数控装备的故障特性,提取出一组反映系统非线性特性变化的故障特征向量。给出了基于证据理论的多类型故障识别模型,并利用模式之间的相似度获取各个证据的mass函数。为解决冲突情况下的多个证据合成问题,提出一种基于平均信任度的动态参数冲突证据合成方法。仿真实验结果表明,在证据存在冲突的情况下,该方法识别率高,适合于具有非线性特性的高速装备故障诊断。     

脉冲涡流无损检测技术综述

不同于传统的谐波激励的涡流检测方法,脉冲涡流检测采用方波或阶跃方式激励,其测量的是涡流在构件中的衰减。由傅里叶理论可知,脉冲涡流激励中包含多种频率成分,根据电磁场理论,低频电磁波有更深的穿透深度,因而也就可能检测出更深的缺陷。由于脉冲涡流检测时,激励已经停止,因而传统涡流阻抗分析方法已经不适用于脉冲涡流检测信号分析,需要寻找新的信号处理方法或数据解释方法;同时由于导磁材料与非导磁性材料特性不同,信号特性差异极大,上述问题不论从理论上还是从工程上对脉冲涡流检测技术都提出了极大的挑战。从检测理论模型、传感器、信号处理方法及工程应用等方面,对脉冲涡流检测技术作论述,指出该技术进一步发展需要研究的问题,更好地推动脉冲涡流检测技术的发展。     

挖掘机电液控制系统非线性建模与精确离散化

为实现挖掘机的自动控制,对其加装了电液比例控制系统。为有效分析系统,提高控制精度,建立了系统非线性状态空间模型,并通过仿真与实验验证了模型的有效性。采用反馈线性化方法,通过非线性状态反馈将系统转化为一个全局线性化模型。然后,根据连续线性系统的离散化原则,通过数学推导得到系统的精确离散状态空间描述。分析计算得出该离散模型的完全可控与可观特性,为挖掘机数字控制器设计奠定了理论基础。