材料摩擦异响试验台随机振动控制方法研究

为解决车辆在真实道路中的材料摩擦异响测试精度及稳定性问题，开发车用材料摩擦异响试验台系统，基于此系统对其随机振动功率谱密度再现控制方法展开研究。采用变步长频域-X滤波LMS自适应逆控制模型来实时修正系统阻抗函数，实现功率谱密度的高精度再现。采用NI Compact RIO控制器完成数据采集及实时数据处理，对系统振动加速度进行闭环控制，从而实现功率谱密度的实时再现。试验结果表明，采用频域-X滤波LMS自适应逆控制方法可以高精度再现设定功率谱密度，再现误差小于10%，满足实际工程精度要求和实时性要求。     

基于子带自适应滤波的振动台功率谱复现

为了提高液压振动台功率谱密度复现的精度和减少功率谱均衡时间,研究了子带自适应滤波系统辨识技术。在分析振动台功率谱均衡原理的基础上,指出液压振动控制系统辨识的精度直接影响到功率谱复现的精度及均衡时间。针对系统辨识技术研究算法的结构,推导出算法迭代公式和收敛条件。同时,为了将信号更好地分解到各个子频带,探讨了一种近似完全重构滤波器组设计方法,近于消除滤波器组的幅值失真和混叠失真。基于液压振动台功率谱复现流程,采用Matlab/Simulink仿真软件进行仿真试验,仿真结果证明了子带自适应滤波算法在液压振动台功率谱复现过程中的有效性。     

随机振动功率谱再现自适应控制算法研究

为提高电液随机振动实验的控制精度,提出了一种基于Kalman滤波器的随机振动功率谱再现实时自适应控制方法。基于参考谱的信息设计FIR滤波器,通过对白噪声信号的滤波生成时域驱动信号。采用Kalman自适应滤波器实时跟踪振动实验系统的阻抗特性,并基于自适应逆控制方法对系统的输入信号进行滤波修正,使得系统的响应信号能够高精度再现时域驱动信号,进而实现参考谱的高精度再现。功率谱再现实验验证了算法的有效性。     

道路模拟试验自适应时域复现控制方法研究

当前国内外关于道路模拟振动试验控制的研究可以分为时域复现、频域复现以及频域幅值域联合复现。其中频域和幅值域联合复现主要应用在道路振动信号中含有较多较大的“尖峰”信号的情况。本文中考虑的道路信号为较为平滑的信号，因此只针对时域复现和频域复现的传统控制方法进行分析。分析得出：传统频域复现方法低频控制精度低，传统的时域复现方法对试验过程中系统特性的变化没有控制能力，从而也影响复现精度，同时当道路信号较长时，试验时间长，试验成本高。因此本文应用了一种自适应的时域复现控制方法，有效地避免了上述出现的问题。试验结果表明，利用该方法实现道路模拟振动试验控制精度可以满足要求，同时缩短了试验时间。     

随机角振动控制系统研究

通过对随机角振动控制系统的研究,实现了随机控制技术在角振动上的广泛应用。利用设置的参考谱与反馈的响应信号功率谱来修正驱动谱,根据驱动谱产生驱动信号,利用驱动信号与反馈的响应信号实时精准地控制角振动台进行角振动,最终实现响应谱稳定在参考谱容差带范围以内。通过构建出控制系统,分析控制算法,解决了角振动台实现随机角振动的问题。实验验证了控制算法的可行性和控制系统的可靠性,完成了角振动台转动的角速度和角加速度的功率谱复现。     

基于前馈补偿的振动台粒子群迭代学习控制算法

针对电磁式振动台对地震波信号复现精度低及复现过程中迭代次数较多的问题,在建立准确的振动台模型的基础上,提出了基于加速度模型的前馈逆模型补偿方法,主要提高电磁式振动台低频特性.此外,针对迭代学习控制算法在振动台波形复现中收敛速度慢的问题,提出了带遗忘因子的反馈辅助PD型迭代学习算法,并用改进自适应粒子群算法,离线优化控制...     

一种多输入多输出非高斯随机振动试验方法

针对传统的多输入多输出高斯随机振动试验难以应用于非高斯问题,提出了一种基于频域逆系统方法的多输入多输出非高斯随机振动试验控制方法。该方法首先通过给定的参考谱和参考峭度生成参考信号,其次根据频域中的输入输出关系生成满足要求的驱动信号。采用相位调节法生成非高斯信号,由于相位调节法不改变原信号的功率谱,因此可实现功率谱与峭度的独立均衡控制;将矩阵幂次算法用于功率谱均衡,并提出了一种类似矩阵幂次算法的峭度均衡算法。最后,对一个三轴振动台台面振动环境进行了控制试验,结果表明,台面加速度响应的功率谱密度被稳定地控制在±3 dB容差限内,响应峭度也被稳定地控制在参考值附近,从而验证了所提方法的有效性与可行性。     

基于驱动谱修正迭代控制算法的三轴振动控制研究

对三轴振动试验系统进行分析,研究了多输入多输出功率谱复现控制算法。利用HV频响函数估计法对系统进行辨识。针对系统频响矩阵为长方阵并出现奇异点的情况,采用奇异值截断法保证算法的稳定性,并运用迭代控制算法修正驱动谱提高振动控制的精度。通过三轴向振动台与集成该算法的多输入多输出振动控制器进行三轴向振动试验。实验结果表明:基于HV频响函数估计法修正迭代控制算法进行振动试验对功率谱的复现具有较好的精度和工程实用性。     

地震动统一时频谱特性及其在人工合成中的应用

传统地震动时域或频域理论模型不能充分反映地震动时频域的非平稳性。利用现代信号分析方法可以获得非平稳时变功率谱及演变谱,但缺乏精度评价标准。在理论和计算分析的基础上,确认小波包分解方法是建立时变功率谱的有效工具,并依据时频边缘条件提出时频谱分析精度评价标准。在地震动时频特征统计分析的基础上,认为地震动时频谱由多峰平滑谱和非平稳噪声谱两部分构成。分别建立由多峰平滑功率谱和非高斯频域噪声谱构成的地震动频域谱模型以及由多峰平滑时域能量谱模型和非高斯时域噪声谱模型构成的地震动时域谱模型。由此形成的时频谱模型在时频特性表征、函数表达、精度及多维分析等方面均有较强的统一性。依据统一时频谱进行调整或人工合成的地震动具有良好的精度和强非平稳性。     

随机振动疲劳寿命评估频域法模型适用性研究

为了研究频域法中的应力幅值概率密度函数(Probability Density Function,PDF)模型在随机振动疲劳寿命评估过程中的适用性，首先介绍常用的5种频域法模型，接着设置由不同谱宽系数、中心频率和功率谱密度(Power Spectral Density,PSD)谱值组合的限带白噪声应力功率谱。在此基础上利用傅里叶逆变换得到对应的时域信号，并将频域法模型计算得到的应力幅值概率密度函数与模拟的时域信号经过雨流循环计数得到的结果进行对比，评估各种频域模型的适用性和精度。结果表明，在整个带宽范围内，ZhaoBaker模型和Dirlik模型都有较高的准确性和适用性，Weibull模型在模拟小谱宽系数(ε<0.15)的单峰谱和谱宽系数大于0.6的宽带PSD时拥有不错的精度；频域模型的精度误差都随中心频率和谱值的增加有不同程度的下降。     

四立柱可靠性试验载荷谱标准化方法研究EI北大核心CSCD

基于四立柱的台架试验是整车开发过程中可靠性评价的重要方式,当前以试验场整车载荷采集-路谱迭代的试验方式需要对每一个车型均进行实车载荷测量,存在试验周期长且产品可靠性不足时改进成本高等问题。以同一试验场可靠性规范下不同车型载荷相似性基础,开展整车四立柱台架试验载荷谱的标准化研究。分析四种车型整车四立柱台架试验载荷特征,确定各路况下不同车型同一车轮在时域、频域及损伤域的相似性,左右轮载荷时域相关及频域相干、前后轮载荷间时延特征;以同一车轮的功率谱密度分布拟合,选取覆盖一定百分位水平的功率谱作为目标重构单侧车轮时域载荷信号;综合相关和相干特征构造对侧车轮时域载荷历程;基于前后车轮时延特征,构造后轮载荷历程,最终形成整车四立柱台架试验标准化载荷谱。通过对比标准化载荷谱和实测道路谱的时域、频域、雨流、损伤,分析标准化载荷谱的合理性,以某SUV实际台架试验进行实际验证。结果表明,构造的标准化载荷谱有效复现试验场载荷下的失效情况,可为整车可靠性的快速验证提供有效手段。     

基于自适应逆控制的随机振动控制算法研究

针对随机振动试验中控制精度与控制效率双重要求,提出基于自适应逆控制方案的随机振动功率谱再现控制算法。通过在最小均方误差（LMS）算法中引入分频率与变步长策略,获得适用于功率谱迭代的LMS算法,并利用系统预辨识结果初始化权向量方法,提高迭代控制效率、降低迭代运算量。采用基于AR模型的数值模拟方法,通过对高斯白噪声信号滤波,生成能准确再现期望功率谱的时域驱动信号。该算法的有效性由功率谱再现仿真试验得以验证。     

基于ISTA功率谱密度的MATLAB随机过程时域样本再现

面向工程中典型性随机过程,基于频域功率谱密度(PSD)函数,分析和综合了平稳Gaussian过程的时域数值模拟方法,给出了Fourier变换法模拟、线性滤波法模拟、谐波叠加法模拟3种主要模型的数学原理、实现过程和应用特点,并结合ISTA功率普密度图进一步给出了从频域回复到时间域的方法,实现了频率域图谱在时间域上的仿真模拟.     

超高斯随机振动试验系统及其并行测控技术

针对传统随机振动试验技术不能够精确模拟实际超高斯随机振动环境的问题,设计一种超高斯随机振动试验系统,并给出其并行测控技术。首先构建超高斯随机振动试验的硬件系统;然后对振动加速度信号的峭度与功率谱密度两项指标采用并行修正的控制方法,其中峭度采用均衡算法,功率谱密度采用自适应逆控制的迭代算法;最后利用泊松过程将修正后的峭度与功率谱密度信号合成超高斯驱动信号,以驱动振动试验台。实际振动试验测试表明:驱动信号具有典型的超高斯特性,响应功率谱密度符合±3 dB的允差要求,响应峭度控制在±7%的误差范围,达到更符合实际振动环境的试验要求。     

一种改进的基于自适应控制的地震模拟试验方法

针对地震模拟试验常采用的开环迭代控制存在控制精度差的缺点，提出一种用于地震模拟的自适应控制方法。该方法不断识别系统的传递函数，来克服液压系统的时变性，获得较高的地震模拟波形复现精度。在此基础上，通过分析控制方法中预试验步骤存在的不足，实现试验方法改进，使得无需预试验步骤能直接进行正式试验，且首帧试验中的参考时域信号和控制时域信号相关系数较高。在浙江大学构建的振动台上进行若干典型地震波试验表明：改进后的试验方法在不进行预试验的情况下，首帧地震模拟试验获得75%以上的输入输出信号时域相关系数，同时能缩短试验时间；多帧地震模拟试验后，通过更新系统传递函数，地震模拟输入输出信号时域相关系数能稳定在95%以上。     

三级阀控液压振动台控制策略研究

对三级阀控液压振动台的控制策略进行了系统的研究,设计了应用于大流量液压振动台的一体式控制器。一体式控制器同时实现液压振动台伺服控制及振动控制功能,伺服控制中,针对三级电液伺服阀和伺服油缸提出一种双PID伺服控制策略,振动控制中,针对液压振动台良好的低频特性设计了基于闭环迭代控制的波形再现控制方法。通过一体式控制器对三级阀控液压振动台进行不同时程、不同频宽的波形再现试验,表明控制器对液压振动台具有很好的波形控制能力,实现液压振动台高精度波形再现。     

基于弹性负载的地震模拟试验控制策略

传统地震模拟试验控制方法多将试件假定为刚性负载。针对该控制方法在实际应用中精度差的缺点,提出一种基于弹性负载的地震模拟控制策略,通过分析弹性试件力学模型,合理设置内环伺服控制参数,实现各种负载下系统传递特性的近似统一。在此基础上,优化外环振动控制辨识方法。振动台系统能在无预试验步骤情况下获得较高地震波形复现精度。试验表明：该控制策略无需预试验,在优化的伺服控制参数下,能在首帧地震模拟试验中获得85%以上的输入输出信号时域相关系数;经数帧试验,通过对系统驱动信号进行更新,地震模拟输入输出信号时域相关系数能稳定在90%以上。     

基于联合振动试验系统的正弦加随机振动研究

提出联合振动试验系统,将液压振动台与电动台有效结合,并实现较大量级的正弦加随机振动。用液压台施加低频正弦激励,用电动台施加宽频随机激励,将正弦信号与随机信号有效分离,并分别用功率谱及频谱控制。设置弹性、阻尼单元,用以模拟台面至工件的传递特性,通过调整弹簧刚度及阻尼大小,使台面至工件及电动台的传递特性一致,以保护电动台。利用有限元软件Nastran仿真控制效果,将刚度、阻尼合理匹配后,电动台能较好跟踪工件运动。通过功率谱均衡方法有效控制随机振动试验,并在电动台输出端获得与目标谱较一致的功率谱。工件呈现出要求的正弦加随机振动,从而证明该系统的有效性。     

振动台与偏心负载相互作用的机理研究EI北大核心CSCD

为研究振动台与偏心负载的相互作用机理,构建了振动台与偏心负载的传递函数矩阵,研究了负载与振动台的质量比、转动惯量比,以及负载重心和激振器分别至振动台台面中心距离的比(偏心距离比)对传递函数矩阵的影响。结果表明:质量比对传递函数矩阵的影响最大,偏心距离比次之,转动惯量比最小。由于振动台-负载相互作用的影响,振动台的有效工作频段下降了71.13%,两激振器间的耦合作用被放大了至少37.15倍。基于以上研究,提出了一种实时补偿控制策略的拓展形式,并分别从频域和时域角度分析了所提策略的有效性。分析表明,两个激振器复现地震动记录的波形相关系数分别提升了14.04%和4.78%,所提出的控制策略能够很好的补偿振动台与偏心负载间的相互作用。     

桥梁抖振时域和频域分析的一致性研究

为考查时域分析方法用于桥梁抖振分析的可行性和可靠性,基于相同的分析参数,分别采用时域和频域分析方法对一斜拉桥的抖振响应进行分析,并从结构振动型态、抖振响应均方根及抖振响应功率谱密度函数三个方面对时域和频域分析结果的一致性进行了较详细的比较。时域抖振响应分析中,采用谱解法模拟了斜拉桥的脉动风场,抖振力采用准定常表达形式,自激力采用Y.K. Lin 表达形式。由于自激力的存在,结构的运动方程为非线性,提出了一种迭代方法来考虑自激力引起的非线性。采用Newmark-β方法进行积分计算。频域抖振分析采用多模态耦合分析方法。时域及频域抖振响应分析结果的一致性较好,这表明了大跨度斜拉桥时域抖振响应分析的可行性和可靠性。