多输入多输出随机振动试验雅克比控制算法

研究了多输入多输出(MIMO,Multiple Input Multiple Output)随机振动试验闭环控制系统中不同元素超标现象,通过分析多输入多输出线性时不变振动系统输入与输出的频域关系,将多路信号的功率谱矩阵分解为自功率谱、相干系数和相位差等元素,推导出能表示输入输出元素微分关系的雅克比控制矩阵,提出了一种全新的MIMO随机振动试验雅克比控制算法。该算法对功率谱矩阵中元素超标现象进行有针对性地控制,其控制收敛速度快、精度高。在多轴振动台上进行两输入两输出振动控制实验,分别设定参考谱的各元素,设置容差带,然后进行频响函数估计,利用新算法对X轴和Y轴的振动进行控制,结果表明利用雅克比控制算法可将自谱、相干系数与相位等均控制在工程标准范围内,控制效果良好。     

MIMO随机振动试验频响估计中激励和响应的同步方法

频响函数估计是多输入多输出随机振动试验控制算法中的必要环节。在振动环境试验中,通常不采集振动台的实际激励信号,而用实测的响应信号和计算机内存中的激励信号来进行系统频响函数估计。由于计算机内存中的激励信号与实际振动台上的激励信号之间在相位上存在着差异,从而导致实测的响应信号和计算机内存中的激励信号不同步。这给系统频响函数的估计带来了较大困难。为此,根据线性系统中激励和响应之间的关系,结合随机减量法,提出了一种二次相关法用于系统频响函数的估计。用该方法进行频响函数估计只需要采集响应信号。在三轴振动台上进行了对比试验,结果验证了本文所提出的二次相关法的正确性。     

多轴振动试验控制的整型权函数法

研究了应用于多轴向多激励随机振动控制的H∞整型控制方法,并且针对在频响函数矩阵病态的频率点处,响应自谱和互谱超出工程预定参考谱目标的情况,分解设计了H∞整型加权矩阵,从而改进频响函数矩阵病态情况,并对系统进行算法解耦。然后用整型矩阵对驱动信号的傅氏谱进行修正,进入控制回路迭代运算。实验验证表明,用文中算法设计整型权函数矩阵并修正驱动信号,可以有效的改善响应自谱和互谱的控制效果,抑制某些频率点处频响函数的不良影响。     

多输入多输出正弦扫频试验控制新方法

研究了多输入多输出正弦扫频试验控制中信号发生、频响函数估计和控制算法等关键问题。针对步进式正弦扫频信号发生中因信号不连续而导致振动台或激振器发生冲击或损坏的问题,提出了两个不同频率的正弦信号平滑过渡的窗函数叠加延拓法,在满足扫频时间条件的同时也提高了试验控制精度;以单位正弦扫频信号作为激励,改变不同激励点的相位以产生满秩激励矩阵,运用相关积分法识别响应稳态正弦时域信号的幅值与相位,根据线性振动理论求解结构的频响函数;以多个控制点的幅值为控制对象,推导出扫频控制基本理论公式,通过参考值与反馈信号的比较来修正激励信号以满足试验条件。文末以一悬臂梁为研究对象,建立了两输入两输出正弦试验控制系统,结果表明本文提出的方法在扫频控制中取得良好的效果。     

随机振动校准中复频响函数最佳估计

本文讨论了随机振动校准中复频响函数的最佳估计。为了从双通道FFT的一次测量中得到被校传感器复频响函数的无偏估计,本文给出了在输入或输出噪声分别存在的不同频域内,两类复频响函数的最佳使用原则;确定了输入与输出中均混有噪声时,被校系统复频响函数模真值上下限的估计。最后,以典型的加速度计系统随机校准对以上结论作了验证。     

全相干多点随机激励下的模态参数识别

本文讨论全相干多点随机激励下频响函数的估计、相干函数计算及模态参数识别;设计了用单点激振模态分析设备获取多点激振下的频响函数和模态参数的方法;分析了激振力的非比例误差和非全相干误差对分析精度的影响及补偿措施;并提出了一个输入、输出噪声同时存在情况下提高频响函数估计精度的计算公式;用全相干多点激振的观点分析讨论了机床的相对式激振试验并作出了有关结论,最后对以上理论进行了工程应用考核,取得较好的效果.     

一种多轴向随机激励下结构疲劳寿命分析方法

提出了一种多轴向随机激励下结构疲劳寿命估计的频域分析方法。首先,对结构进行频响分析,得到在基础加速度激励下的应力频响函数矩阵,通过随机振动分析,得到结构应力的功率谱密度矩阵;其次,采用等效的Von Mises应力功率谱密度将多轴应力问题转化为单轴应力问题;最后,利用单轴应力疲劳寿命估计的频域分析方法对结构疲劳寿命进行估计。对一典型构件在多轴向随机激励下的疲劳寿命进行了计算,并与实验结果进行了对比。另外,对构件在多轴向同时激励与单轴分别激励的疲劳损伤结果进行了对比分析,表明多轴向同时振动具有明显的多轴效应,因此进行多轴向振动疲劳研究十分必要。     

基于试验数据的频响函数综合法概述

利用子结构方法对舰艇上复杂隔振系统进行建模分析时,因子结构的复杂性而无法准确获取其动力学模型,一种解决办法是采用试验测得的子结构频响函数数据进行基于频响函数的子结构综合。为提高子结构频响函数测试结果的精度和基于试验数据的频响函数综合结果的精度,采用频响函数综合算法、子结构频响函数测试误差的消除方法、子结构转角自由度频响函数的测试、频响函数数据的测试及影响因素等几个方面进行总结,并采用基于试验数据的频响函数综合法对一复杂隔振系统进行建模分析,得到较好的效果。可在进行实际隔振系统的子结构测试和综合时提供参考。     

基于频响函数的逆子结构方法误差分析

目的 通过分析随机误差在基于试验频响函数(FRFs)的逆子结构分析方法中的传递,得出随机误差对预测结果的影响规律,为基于逆子结构方法分析复杂结构的动态特性提供参考价值.方法 对获得的系统频响函数施加不同程度(1％,5％,10％)的随机误差,对比分析各个耦合系统频响函数对预测子结构频响函数的影响.结果 对耦合系统频响函数施加随机误差后,采用逆子结构方法对耦合系统解耦后预测的子结构频响函数严重偏离真实值,尤其是共振频率附近,所施加的随机误差在预测子结构频响函数中甚至被放大了数十倍,导致预测结果不可靠;且耦合系统耦合点处的频响函数对预测结果的影响最大.结论 通过分析明确了系统频响函数所携带的随机误差对预测结果的影响规律,且这些误差将随着矩阵的求逆运算被放大,且交叉耦合系统频响函数对预测结果的影响最为显著.     

基于频响函数综合的浮筏隔振系统误差传递分析

采用基于频响函数综合的子结构方法对浮筏隔振系统进行建模分析和误差传递分析。针对测试频响函数的一些常见误差,如测试噪声对频响函数幅值和相位的污染,同一子结构的频响函数不满足互易性,原点频响函数的虚部小于零等,分析其在综合时由于误差传递和放大效应对综合结果的影响。并采用矩方法对误差传递进行定量分析,将矩方法的结果和采用Monte Carlo方法的结果进行对比,结果表明矩方法具有较高的效率和精度。