一种石英挠性摆式加速度计随机振动误差建模方法

提出一种将经验模态分解法、时间序列分析法与Kalman滤波相结合,对随机振动引起的石英挠性摆式加速度计误差进行建模的方法。针对随机振动引起的加速度计非平稳序列误差,通过经验模态分解法有效分离出误差序列中的非平稳成分,进一步采用时间序列分析法建立平稳序列的误差模型,并引入Kalman滤波算法对模型的预测误差进行最优估计。实现了对加速度计随机振动误差的精确建模,提高了随机振动环境下石英挠性摆式加速度计的测量精度。     

基于Hilbert-Huang 变换的雷达发射机故障特征提取

为解决目前难以准确提取非线性、非平稳雷达发射机故障信号特征的问题,提出一种基于Hilbert-Huang变换(HHT)的雷达发射机故障特征提取方法。介绍HHT中瞬时频率和本征模态函数的概念,给出HHT中经验模态分解及其改进算法集合经验模态分解的具体过程。通过对发射机开关电源输入整流滤波电路的仿真,仿真故障电压信号经过集合经验模态分解得到若干本征模态函数,对其中一个本征模态函数进行Hilbert变换提取瞬时频率。计算结果表明:基于HHT的雷达发射机故障特征提取所得的瞬时频率物理意义明确,能够充分可靠地检测故障信息、提取故障特征。     

非线性调频模态分解-同步提取变换方法及其在滚动轴承故障诊断中的应用

传统同步提取变换（SET）方法在处理多分量非平稳复杂信号时,各相邻分量的瞬时频率差要大于窗函数频率支撑范围的2倍,否则时频结果易发生频率混叠,而工程信号常常难以满足。此外,在处理高噪的复杂信号时,其时频分辨率往往不理想。针对此不足,将非线性调频模态分解(VNCMD)引入SET中,提出一种VNCMD-SET的故障诊断方法。利用VNCMD通过结合解调手段以及变分模态分解的联合优化方案来有效处理频率临近甚至交叉的非平稳信号,对故障信号进行分解重构,对该重构信号进行SET处理。将所提方法与传统SET方法进行对比研究,并进行实验验证。仿真和实验结果表明：VNCMD-SET方法明显优于传统SET方法,克服了传统SET方法的不足;VNCMD-SET方法能有效提取出故障信号的频率特征,且不发生混叠,同时具有一定的抗噪性能。     

基于经验模态分解的子母战斗部抛撒过载分析

介绍了经验模态分解方法的原理内容,该方法具有对非平稳信号分析的高效性和自适应性的特点。子母战斗部抛撒过载信号为复杂的瞬态非平稳随机振动信号,利用EMD方法对某子母战斗部抛撒过载测试信号进行分析与处理。研究结果表明, EMD能较好地按不同的时间尺度对信号进行分解,分解后的固有模态函数能反应信号本身所固有的特性。     

EMD和Elman神经网络在滚动轴承故障诊断中的应用

针对滚动轴承故障信号的特点,提出EMD和Elman神经网络结合的滚动轴承故障诊断方法。以滚动轴承振动信号为研究对象,首先对信号进行经验模态分解（EMD）,提取包含主要信息成分的本征模函数（IMF）分量,将IMF的能量比作为特征向量输入Elman神经网络进行网络训练和故障识别,实现滚动轴承的故障诊断。结果表明,EMD方法能按频率由高到低把复杂的非平稳信号分解成有限个IMF分量,具有自适应的特点,有效地突出轴承故障特征;而Elman神经网络能直接反映动态过程系统的特性,达到很好的识别效果。     

基于共有分量分解的速射火炮毁伤概率计算模型

对速射火炮,将平稳正态的射击误差序列分解为共有分量和非共有分量,将共有分量进一步分解为预测值和预测误差;基于上述分解,给出了确定的强相关误差和弱相关误差初值下射击过程的平均毁伤概率表达式;在上述初值未确定时,给出了武器系统毁伤概率的表达式;与包括国军标在内的现行毁伤概率计算模型相比,文中给出模型更准确。     

Hilbert-Huang变换在振动数据处理中的应用

Hilbert-Huang变换是最近发展起来的处理非线性非平稳信号的时频分析方法，该方法的关键部分是经验模态分解，它把一个复杂信号分解为有限数目的模态函数。对这些模态函数分别作Hilbert变换，就可得到每个模态函数的瞬时频率。该方法为振动数据分析提供了一种新的处理手段，应用结果验证了其有效性。     

基于EMD的某火炮身管模态参数识别

现阶段火炮模态参数识别都是以快速傅里叶变换(FFT)为基础,信号必须平稳且是严格的周期信号;通常情况火炮工作状态下的信号是非平稳信号;经验模式分解(EMD)方法是一种新的非平稳的信号处理技术,EMD方法在处理非平稳信号时相对其他方法有相当大的优势;首先对某火炮身管在有限元分析软件中建模,分别在有约束和自由状态下对身管进行模态识别;然后用EMD方法对相关数据进行处理,得到身管的模态参数(频率、阻尼比、刚度矩阵、阻尼矩阵、质量矩阵),并与有限元分析方法得到的结果进行对比、分析;数值仿真证明了EMD方法在火炮领域的可行性和有效性.     

HHT在发动机实验数据处理中的应用

Hilbert-Huang变换是最近发展起来的处理非线性非平稳信号的时频分析方法,该方法的关键部分是经验模态分解.针对经验模态分解的特点和发动机实测实验数据的特点,设计了经验模态分解过程中避免端点飞翼及有效获取数据局部极值点及包络线计算的方法,并通过实例,验证了该方法在发动机实验数据处理过程中的有效性.     

基于EEMD-CWD的齿轮箱振动信号故障特征提取

为实现齿轮箱故障特征提取,提出一种基于集成经验模态分解（EEMD）和乔-威廉姆斯分布（CWD）的齿轮箱振动信号特征的提取方法。对现场采集的振动信号进行EEMD分解,再对分解得到的固有模态函数（IMF）分量依照峭度准则进行排序,选取峭度指标较大的IMF分量进行CWD分析,最终得到信号的CWD.该方法可以有效抑制由于干扰项引起的频率混叠和干扰问题,有助于将原始信号在时间历程、频率成分和幅值大小3个方面的特征信息同时进行准确提取。利用该方法对实际齿轮发生断齿、裂纹故障进行了实验分析,结果表明：该方法能够全面、有效地提取齿轮振动信号中所蕴含的齿轮箱状态信息,为后续进行齿轮箱状态识别和故障诊断奠定基础。     

ELM 在机床切削刀具磨损快速检测中的应用

为检测加工过程中切削刀具的磨损和破损,探讨一种基于声音识别的超限学习机(extreme learning machine,ELM)模型检测方法.论述切削声音信号的时频域特性,讨论基于小波包分解的刀具工作状态敏感频谱能量统计特征量提取方法,构建基于声音特征量识别的ELM快速检测模型.以某操作现场刀具切削磨损声音信号识别实验为例,实测数据验证了采用该模型可获得更高的检测准确度且响应速度更快.实验仿真结果表明:采用ELM模型借助声音识别检测切削刀具磨损的方法是有效的.     

粗糙海面的红外辐射计算

为了研究海面的红外辐射特性,提出了基于二维反射率的粗糙海面红外辐射计算方法。综合考虑海面红外辐射的各个因素,建立了海面的红外辐射模型,全面考虑风速、风向、遮蔽效应等各种影响,推导出粗糙海面的二维反射率计算方法,并进而计算出海面的红外辐射亮度。利用该计算方法,有效计算了中波和长波海面的红外辐射亮度,相比于经验公式计算方法,计算结果与实测数据有较好的一致性,该计算模型可以为海面背景的红外特性分析、探测及仿真提供参考数据。     

低能耗临近空间飞行器的力学分析与配平

对一种利用高空风的风速差控制飞行轨迹的新型低能耗临近空间飞行器,进行了力学分析与配平计算。分析了这种临近空间飞行器的飞行原理,设定了飞行器参数。针对这种飞行器的各组成部分的力学特性不同和与周围空气相对速度差别大的特性,对各组成部分分别进行了受力分析,建立了力学平衡方程组,其中在三维空间里用分段分析的方法对缆绳进行了分析。利用迭代运算的方法,对各组件方程组的集合进行了联立配平计算,绘出了缆绳的空间分布图。计算结果表明,该飞行器利用平流层风速的差异,可以达到轨迹控制的目的,从而极大地节省了能量。     

基于CFD的大跨度桥通载过程颤振稳定性分析

大跨度桥的风致动力响应是抗风设计中的关键问题。为缩短装配式钢桁架桥的设计周期、降低成本,采 用数值模拟的方法对钢桁架桥通载过程颤振稳定性进行分析。采用计算流体力学与动网格技术建立数值风洞,构建 钢桁架桥通载过程的2 维仿真模型,模拟桁架桥通载过程的分状态强迫振动,以2 维3 自由度耦合颤振分析方法为 理论依据,仿真分析某型装配式钢桁桥通载过程的断面绕流场和桥梁上颤振自激励,识别出颤振导数,并得到通载 过程颤振临界风速。结果表明：仿真结果与风洞实验结果一致,证明该方法是可行、可靠的,可为以后工程应用奠 定基础。     

栅格翼翼身组合体超声速滚转阻尼特性

为了研究栅格翼翼身组合体超声速的滚转阻尼特性,采用求解定常状态N-S方程的方法,对超声速阶段栅格翼翼身组合体在有攻角时的滚转阻尼特性进行了数值研究,并且与平板翼翼身组合体的滚转阻尼特性进行了比较.对平板翼翼身组合体的数值模拟结果与实验值的误差较小,该方法可作为研究复杂翼身组合体滚转阻尼特性的数值计算方法.计算结果显示在所研究的攻角范围内,栅格翼翼身组合体的滚转阻尼导数随马赫数的增加出现2次转折,Ma=2.5时出现严重的气流壅塞现象;滚转阻尼导数随攻角的增大而减小,背风面栅格翼受组合体分离流的影响较大.     

一种基于风洞试验环境的轨迹捕获系统设计

为了对投放物（以下称外挂物）相对飞机的分离特性进行考察,设计了一种用于跨声速风洞试验的轨迹捕获系统,来模拟外挂物从飞机上释放时的运动轨迹。针对外挂物轨迹的捕获问题,设计出一种6自由度串联机械臂,并通过有限元方法分析其受气动载荷时的位置精度;对机械臂进行运动学分析,根据外挂物动力学方程设计出机械臂捕获外挂物轨迹的控制器,并对机械臂运动空间进行了仿真分析;对某外挂物运动轨迹和机械臂对该投放物的捕获轨迹进行了仿真模拟。结果表明：该试验系统的允许试验时间大于0.8 s,机械臂对外挂物各方向上运动轨迹的捕获误差不超过1 mm,满足试验精度要求,从理论上验证了所设计的风洞试验轨迹捕获系统对外挂物轨迹模拟的真实性。     

无翼/舵布局导弹小载荷滚转力矩测量研究

为准确测量无翼/舵布局导弹由于安装电缆罩等凸起物所产生的小载荷滚转力矩,并给布局选型和姿态控制提供依据,提出了一种应用于风洞试验的高精度滚转力矩测量技术,利用机械轴承支撑试验模型,承受除滚转力矩外的其它载荷,专门设计了“米”字梁结构的高精度单分量天平测量滚转力矩,并利用自动滚转尾支撑机构获得模型不同滚转角下的滚转力矩。风洞试验结果表明,该技术与常规天平测量技术相比,滚转力矩测量精度大大提高,具有较高的实用性和经济性。     

高超声速飞行器烧蚀后退量时序提取及基于神经网络的预测

为了观测高超声速飞行器头部模型在高温流场下的烧蚀现象,在电弧风洞上开展了热考核试验,基于电荷耦合器件相机图像比色测温方法,获得电弧风洞烧蚀模型表面温度随时间演化数据。通过追踪模型边缘温度场变化,给出模型烧蚀过程中形变过程,提取驻点及其他边缘点后退量随时间变化数据。利用最小二乘法和长短期记忆（LSTM）网络方法对烧蚀后退量数据进行拟合与预测,其中LSTM方法主要包括网络结构设计、模型训练、目标函数设定和预测过程的算法实现等。高超声速飞行器烧蚀模型不同位置后退量时间序列预测与试验对比发现：最小二乘法主要适合烧蚀后退量为线性区域的拟合与预测;LSTM方法不但适用于烧蚀后退量线性区域,还适合于端头边缘烧蚀后退量非线性变化区域数据的拟合与预测。     

NARMAX模型在风洞流场建模过程中的应用

为提高风洞的流场控制精度,建立了一种新的针对跨声速风洞流场的数学模型.采用NARMAX模型作为系统的模型结构,结合风洞运行的特点,将整个试验运行过程划分为3个阶段,然后分别对各阶段进行建模,并使用函数拟合的方式得到风洞模型.模型的关键参数阶次和采样间隔分别用伪最邻近点法和互信息法进行辨识,并将BP神经网络作为输入与输出之间的非线性映射函数,可得到稳定段总压和驻室静压的模型,最后通过马赫数的计算公式得到试验段马赫数的取值.仿真结果表明:该模型辨识精度高,能体现出风洞运行的特点.     

无翼式布局制导火箭弹俯仰操纵气动特性

为了研究某无翼式布局制导火箭弹进行俯仰操纵时非线性气动特性对弹箭操纵性的影响,通过模型风洞试验和数值计算相结合的方法,分析了不同马赫数、舵偏角和攻角等因素对该火箭弹气动特性的影响。对模型进行超声速风洞试验,试验结果表明,俯仰操纵负舵偏角时俯仰力矩系数导数随攻角先增大后减小,正舵偏角时俯仰力矩系数导数随攻角先减小后增大。采用ANSYS FLUENT对不同工况下该弹气动特性进行数值计算,计算结果表明,得到的俯仰力矩与风洞实验结果吻合较好,最大误差仅为4.6%。各部件气动特性分析结果表明:弹身的压心在负舵偏角时前移,正舵偏角时后移; 上尾舵受弹身干扰影响法向力效率降低; 负舵偏角时下尾舵的法向力系数导数随攻角减小,正舵偏角时下尾舵的法向力系数导数随攻角增大; 各部件共同作用下弹箭气动特性呈非线性。