基于HHT的新一代GPS动态测量误差分析和滤波技术研究

针对新一代GPS的轮廓信号和几何误差成分特点,引入一种具有自适应能力的非平稳信号分析新方法——希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform,HHT)用于轮廓滤波和几何误差成分分析。研究了HHT中固有模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)的特点,指出各阶IMF分量按特征时间尺度从小到大的顺序排列,构建了基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)的滤波器并将其用于轮廓滤波。分析了EMD分解中剩余项的特点,根据各阶IMF的瞬时频率和幅值函数以及Hilbert-Huang谱,确定了各周期性分量以及非周期性趋势项。几何误差仿真信号分析结果表明,与小波神经网络方法的相比,HHT方法获取的初始阶段信号更好;对实测轮廓曲线,采用HHT和小波变换进行了滤波试验验证,结果表明HHT方法获取的轮廓曲线更平滑。     

基于LabVIEW的HHT的研究与应用

本文以LabVIEW为平台对HHT进行过程开发和检验,改变了传统的仅仅依靠数学计算工具Matlab进行信号分析的思想,并且使得HHT算法在计算速度和界面规划方面也得到了改善,同时提出了一些改善HHT的建议.     

基于改进HHT的电缆故障定位研究

为了提高电缆故障定位的精确度,提出一种基于改进希尔伯特-黄变换(HHT)的电缆故障定位方法。针对应用经验模态分解(EMD)方法处理信号的过程中易产生模态混叠现象的问题,提出在进行EMD分解的过程中加入辅助信号的方法,来克服模态混叠现象。然后使用改进HHT对故障行波信号进行分析处理,从而对电缆故障发生点进行定位。通过搭建Matlab仿真模型对电缆故障进行仿真分析,仿真结果表明,该方法在电缆故障测距上具有优越性。     

基于HHT的非平稳信号分析仪的研究

本文介绍了希尔伯特-黄变换（HHT）的原理，首先通过经验模态分解（EMD），信号被分解成一系列固有模态函数（IMF），再通过Hilbert变换得到每个IMF的瞬时频率（IF）和瞬时幅值函数，最终得到原始信号的IF分布和Hilbert谱。Hilbert谱是信号的时间-频率-能量分布。为使HHT能有效分析非平稳信号，引入了改进HHT的方法，即在HHT过程中，将小波包变换（WPT）作为预处理器，外加IMF的筛选。采用虚拟仪器开发技术研制了一台基于HHT的非平稳信号分析仪。最后以HHT去噪为例，介绍了基于HHT的非平稳信号分析仪的应用。     

基于HHT的导弹发射冲击时频谱分析

为研究弹载部件在导弹发射过程中的冲击响应及冲击信号的传递特性,进行了基于希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform,简称HHT)的导弹发射冲击时频谱分析。由于经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)结果易受白噪声的影响,研究了总体经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,简称EEMD)技术。以弹体不同位置的实测冲击信号为对象,应用HHT技术进行分析,准确得到了导弹发射冲击信号的固有模态函数(intrinsic mode function,简称IMF)和时间-频率-能量谱特征,并研究了两次冲击的频率分布和各阶IMF与原始信号的相关性。结合边际谱分析对比了两个舱段能量在中低频和高频的传递特性,进一步验证了HHT方法在分析非线性和非平稳冲击信号中的优越性。     

基于新一代GPS的多尺度形态学滤波技术研究

基于新一代GPS的多尺度形态学滤波技术,采用一个结构元素尺度系列,对输入信号进行形态学滤波,将其在各个尺度值上进行分解.达到滤波效果的同时,能够清晰的表达出不同尺度段的信息细节.实验结果表明,此滤波方法与传统的高斯滤波相比,不仅速度快,而且无边界效应,滤波效果较好.     

基于HHT的高坝泄流结构工作模态参数辨识

基于高坝的工作特点,提出一种适用于泄流结构的工作模态参数时域辨识方法。对于低信噪比泄流结构振动信号,首先,利用小波阈值-经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)联合滤波方法滤除低频水流脉动噪声和高频白噪声,得到结构振动有效信息;然后,通过希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform,简称HHT)原理辨识结构系统的固有频率及阻尼比;最后,结合奇异熵增量理论对系统模态进行定阶和模态验证。仿真研究表明,该方法能够有效避免模态分解中的频率混杂,具有较强的鲁棒性以及较高的辨识精度。将该方法应用于三峡重力坝5号溢流坝段,可准确辨识出结构系统的工作模态参数,为研究高坝泄流结构安全运行与在线无损动态检测提供基础。     

基于HHT的管道监测系统中目标定位方法研究

针对输油管道由于人为因素造成的破坏,通过研究管道周围地面目标产生的震动信号的特性来进行监测和预警,提出一种基于目标特征频率信号到达时间差进行定位的方法.地震动信号是非平稳信号,通过多个传感器采集目标产生的震动信号,采用希尔伯特-黄变换(HHT)处理获得信号特征频率,以及不同测量信号中目标特征频率出现的时间,结合时间差异和传感器阵列与目标的相对位置实现定位.通过对实验采集数据的分析验证了文中提出的方法是有效的.     

黄河上游贵德站年径流量变化的分析

希尔伯特—黄变换是近年来处理非线性、非平稳信号的一种新方法.其本质是通过经验模态分解,将时间信号中不同尺度的波动或趋势逐级分解,从而产生一系列具有不同时间特征尺度的固有模态函数.然而经验模态分解过程中的端点效应是一个重要而棘手的问题.采用黄河上游贵德站1920年—2003年的年径流量资料,对比分析了无端点处理和用极值点对称延拓法处理的效果,并分析了贵德站年径流量的变化规律.     

基于新一代GPS的表面粗糙度Ry评定研究

目前的表面粗糙度Ry(轮廓最大高度)往往只给出检验结果,而没有考虑检验结果的不确定因素.为了保证Ry测量结果的完整性和有效性,根据新一代GPS原理,提出了一种表面粗糙度Ky测量不确定度的计算方法.该方法依据表面粗糙度最小二乘检验的基本原理计算检验结果,并根据ISO/TS 14253-2给出的不确定度传递公式计算检验结果的不确定度.实验结果表明,Ry的测量结果及其不确定度可以依据ISO14253-1给出的判定原则定量地判定产品是否合格,从而减少产品的误收和误废.     

基于GPS的圆度、圆柱度误差数字化计量方法研究

基于对数字化计量过程中关键操作技术的研究,给出圆度、圆柱度误差计量的操作算子构成策略及选用原则,并针对传统的几何误差评定中随意性大、评定参数单一、效率低下等不足,提出现代几何误差计量中以"高效、规范"为目标的多元化评定思想.并通过实例说明该数字化计量思想的运作模式及其工程价值,进一步明确基于GPS(geometrical product specification)的数字化计量方法对于实现误差评定的数字化、规范化和高效化是至关重要的,同时,对于促进国家(际)标准的发展及有效应用也具有十分重要的意义.     

基于子结构分析的动态载荷和模型参数复合反演研究

针对结构特征参数、输入激励和输出响应等信息不完备的系统,基于子结构方法提出一种时域内动态载荷和模型参数复合反演的方法。首先,将结构划分成不同的子结构,对存在动态载荷的子结构建立有限元模型,该子结构与其他部件之间的连接关系采用等效的界面力代替。采用Green核函数法建立识别该子结构所受动态载荷的正问题模型,利用正则化方法实现时域内动态载荷的稳定识别。然后,在已识别载荷的基础上建立整体结构的有限元模型,通过非线性最小二乘法实现结构的未知模型参数的识别。数值算例表明,在响应存在测量噪声的情况下,所述的复合反演方法能够有效稳定地实现动态载荷和模型参数的复合反演。     

同轴度同步旋转测量的空间投影解析

研究了国际上同轴度准直测量的专利发展状况。在这些专利材料研究的基础上,对2轴三维空间准直测量建立数学模型,用三维空间的思想来描述一个运动的准直激光在一个同步旋转轴的垂直二维平面位置测量装置上的投影,解决同轴度测量空间解析问题。通过试验检测同轴测量空间坐标的位置变化。原来的激光光斑在从动轴垂直平面中为椭圆曲线,在位置检测器件坐标中曲线也发生了改变,并且展示了角偏差变化和轴心的位置变化对曲线的影响。     

基于有限元法的L型门机动态特性研究及灵敏度分析

桥式起重机与门式起重机是使用量最大的起重设备,在设计门式起重机时有必要对其结构动态特性进行研究。以某厂生产的L型门式起重机为例,利用有限元法,通过模态分析得出前六阶固有频率及振型,通过谐响应分析得出对L型门机动态特性影响最大的固有频率,以该阶固有频率为指标,对其结构参数进行动态灵敏度分析,通过分析获得对结构动态特性影响较大的参数,在一定程度上简化了优化模型,为该门机结构的动态优化奠定了基础,并为其他同类结构的动态设计提供了参考。     

主轴回转误差补偿机理和动力学模型研究

从补偿作用机理角度分析了主轴回转误差与加工系统之间的动态相互作用。在此基础上,着重从拉普拉斯频域和时间域分析了镗床主轴回转误差补偿切削系统的动力学特性。通过理论分析和仿真试验,得出有效补偿位移不仅受工件-主轴系统刚度和刀具刚度的影响,而且还受到切削参数,如切削重叠系数的影响。仿真和试验结果表明,SREC(主轴回转误差补偿)技术能有效地提高加工精度,在实际工程应用中是可行的。     

基于改进的灵敏度分析的有限元优化技术研究

随着计算机科学和有限元技术的发展,各种通用有限元分析程序在给定结构模型的性能计算方面已趋成熟.但是基于有限元的优化设计技术还存在很多缺陷,其中一个重要原因在于设计灵敏度分析技术尚需不断改进.将灵敏度分析研究的最新成果及时应用于通用有限元程序,不但能大大减小计算方面的编程量,使得研究者把精力主要放在关键的灵敏度分析技术上,更有效地解决工程问题;另一方面,也可以籍此为灵敏度分析提出新的研究方向.文中在计算效率高、实现容易的半解析灵敏度分析方法的基础上,通过引入刚体运动空间对虚载荷进行修正,从而达到对半解析灵敏度分析方法进行改进的目的,在很大程度上消除了半解析法采用有限差分近似计算虚载荷时固有的病态误差问题,大大提高了计算精度.结合大型通用有限元程序ANSYS,完成某复合材料机翼结构打样阶段优化设计,减重效果明显,并就计算中发现的问题对灵敏度分析进行展望.重点推导虚载荷的修正公式、讨论改进的灵敏度分析算法在ANSYS中的实现方法和技巧.改进算法不依赖于单元类型,且其实现不依赖于有限元程序源代码,所以文中的研究工作具有一定的通用性.     

基于GPS的提取操作模型及其应用规范研究

揭示现代产品几何技术规范(geometrical product specification, GPS)中基于提取方案和提取点数的提取操作模型的构成规律;通过分析提取操作与产品功能特征、结构形状特征以及轮廓谐波成分之间的内在规律,给出面向产品几何特征的数字化设计和计量的基础提取规范;并运用实例阐述该规范在工程实践中的实现方法, 明确提取规范对于实现产品数字化规范设计与计量、丰富并完善ISO及我国现行GPS标准体系是至关重要的.     

多源激励下变速箱箱体的动态响应分析与动态测试研究

建立变速箱箱体结构的动态有限元分析模型,综合考虑影响变速箱箱体动态特性的各种动态激励因素,对箱体结构进行约束状态下的数值模态分析、动态加速度和动应力响应分析,同时进行箱体的加速度和动应力台架测试,在时域和频域上对该箱体结构的动态特性进行研究;同时对仿真计算和试验测试结果进行比较分析,结果表明:相同工况下相同测点动态响应结果基本一致,并且误差在10%以内,可以证明该箱体结构的动态有限元模型是比较精确的。     

回转运动误差的精确测试理论与方法

本文提出了用瞬心的概念分析回转轴径向误差运动的新思想和新方法,根据微分几何学的原理提出了静瞬心线和动瞬心线、静轮转曲线和动轮转曲线、单周回转中心和单周回转轴心等概念及它们的计算公式;指出,单周回转轴心相对于单周回转中心的运动范围可表征回转轴本身径向运动误差的大小,而动、静累转曲线则分别对应于车、镗加工时的工件轮廓曲线,它们的圆度误差即表示车、镗类机床的加工精度过。与CIRP统一文件的近似测试理论不同,本文提出了一种回转运动误差的精确测试理论和方法。     

基于直母线族误差的大齿轮在机测量

根据渐开线螺旋面上存在渐开线、螺旋线与直母线三族特征线的性质,提出基于直母线族误差的大齿轮在机综合测量原理。以刃边齿条为工具,测量廓面的直母线族误差,通过误差处理与分析获得齿廓总偏差和螺旋线总偏差。测量方案以机床基准为测量基准,并克服了大齿轮惯性大、运动控制困难的缺点,具有测量精度高和操作简单等特点。最后,以试验验证了该测量原理的正确性与技术的可行性。