基于多重预设广义频率响应函数模型的故障诊断方法

为了避免在基于非线性谱分析的故障诊断中估计被分析系统当前的广义频率响应函数(GFRF) ,提出了一种基于多重预设GFRF模型的故障诊断方法 .该方法使用不同的预设GFRF模型来表征系统的各种工作模态 ,并根据各预设模型与系统当前状态的匹配程度来判定系统故障 .应用这一方法对实际的车辆减震弹簧的故障进行了诊断 ,测试结果表明 ,该方法对于工程应用是可行的 ,且该方法能避免在线估计GFRF ,具有在线计算量小。

非线性网络广义频率响应函数统一递推分析法

假设非线性动态网络解为Volterra级数响应,利用一般的网络分析法,对任一定常非线性动态网络列出其时域的标准动态方程。将该非线性微分方程分解成一个线性动态系统与一组非线性电源,利用线性微分方程求解方法求出线性系统的解,即一阶Volterra级数响应,再考虑系统非线性电源的作用和幂级数递推关系式,导出N阶(N≥2)Volterra响应的递推算式,即可得到非线性网络响应的Volterra级数形式。在此基础上,讨论了Volterra级数时域响应的频域变换,推导出对应的广义频率响应函数,即Volterra级数的频域核的递推算式,并给出了计算实例。

面向故障诊断的广义频率响应函数的在线估计方法

基于非线性谱分析的故障诊断是一种新的故障诊断理论。针对该方法中广义频率响应函数的在线估计问题,研究了利用Volterra时域核在线得到被测系统的广义频率响应函数的新方法。基于Volterra系统的鲁棒总体均方最小自适应辨识算法,提出了一种新的广义频率响应函数的在线估计方法。该方法能够有效减少广义频率响应函数的在线计算量,而且实现简便,鲁棒性强。仿真实验证明了该方法的有效性。

广义频率响应函数的鲁棒建模新方法

针对基于非线性谱分析的故障诊断技术的需要,研究了非线性系统的广义频率响应函数的鲁棒在线建模方 法。首先将次元分析算法应用于Volterra级数模型的辨识,并通过对此算法的修正,得到了一种改进的Volterra系统的鲁 棒辨识算法。对其鲁棒性能进行的分析表明,改进算法的鲁棒抗噪性能被明显提高。在此基础上,提出了一种广义频率响 应函数的两步鲁棒建模新方法。仿真实验表明,该方法具有良好的鲁棒收敛性能,能够有效解决GFRF的在线建模问题。

广义频率响应函数理论及其应用

介绍了广义频率响应函数（ＧＦＲＦ）的基本原理和基本性质，研究了基于ＧＦＲＦ模型非参数模型的辨识算法，并尝试把ＧＦＲＦ理论应用于非线性系统的故障诊断，探讨了从ＧＦＲＦ谱中提取故障特征信息的方法。经实际使用，取得了较为显著的成效。

基于广义频率响应函数的转子裂纹故障诊断方法研究

论述了广义频率响应函数的定义和算法,将广义频率响应函数引入到裂纹转子的故障诊断中,提出了一种基于广义频率响应函数(Generalized Frequency Response Function,GFRF)的裂纹转子故障诊断方法,该方法通过辨识前3阶频域核的特性,反映不同位置的裂纹转子的特征变化。试验结果证明了该方法的有效性,高阶GFRF对裂纹故障反映敏感。

一类非线性系统的随机振动频率响应分析研究

Volterra级数是研究非线性系统的一种重要数学工具,它可看作线性系统理论中的卷积运算在非线性系统分析中的推广.基于Volterra级数,给出了受高斯白噪声激励下的非线性系统输出功率谱的计算公式.公式表明,该系统输出功率谱可用激励强度的多项式函数来表示,其结果为研究激励强度对非线性系统输出功率谱的影响提供了有效途径.

一类非线性系统的广义伴随线性方程分析研究

非线性输出频率响应函数是线性系统理论中频率响应函数在非线性系统中的一种推广,越来越多的学者已将其应用在结构损伤检测及故障诊断中.基于Volterra级数理论与由非线性微分方程描述的单输入单输出非线性系统的广义频率响应函数递归计算公式,利用多重积分性质和多维傅里叶变换,将广义频率响应函数映射到了一维频域中,推导出了一类非线性系统的广义伴随线性方程计算公式.研究表明,这类系统的第n阶非线性输出响应是以系统输入激励和前n-1阶非线性输出响应的组合函数作为广义激励作用到系统各阶广义伴随线性方程中的输出响应,最后通过求解一系列线性微分方程可得到这类非线性系统的任意阶非线性输出响应,其结果弥补了伴随线性方程无法求解这类非线性系统的不足.同时,针对广义伴随线性方程的数值计算问题,论文提出了一种耦合计算法,提高了计算非线性输出响应的精度,为非线性输出频率响应函数的计算提供了一种新思路.最后利用广义伴随线性方程与线性算子理论研究了两种典型非线性系统中非线性现象产生的原因,研究结果为非线性系统的分析与设计提供了一种有效途径.

非线性系统故障诊断的Volterra模型方法

针对非线性系统的故障诊断问题,系统地总结了基于Volterra级数模型的故障诊断的理论与方法。由于Volterra级数模型可以完全描述非线性系统的传递特性,因而可将其应用于系统的故障诊断,即在系统工作过程中,通过分析故障发生前后Volterra模型中非线性因素的变化来判知系统的故障。在介绍了这一新的故障诊断理论的基本思想后,结合减震弹簧的疲劳诊断,总结了当前的两种主要研究方法,即基于非线性谱分析的故障诊断方法和基于多重预设Volterra模型的故障诊断方法。阐述了这两种方法的工作原理和实现方法,指出了今后在这一方向上需要进一步研究解决的问题。

工程系统健康描述及基于GFRF方法的健康监测

健康管理概念是伴随着工程系统应用而产生的.针对目前复杂系统综合健康管理技术领域缺乏有效的系统健康表示方法的问题,提出了健康向量、健康指数、健康函数、健康态变映射、健康状态映射等一系列描述工程系统健康的基本概念.与传统的部件状态参数描述方法相比,引入健康向量等概念可以全面地描述系统级健康,并且能够有效地刻画系统健康的动态变化本质.分析了Volterra级数系统描述方法和广义频率响应函数分析技术,利用系统健康形式化定义构建系统健康向量,讨论了一类非线性系统基于广义频率响应函数的健康监测技术.以非线性弹簧-阻尼-质量块系统为研究对象,通过仿真计算,给出了系统健康监测数据与系统健康指数的对应关系.仿真实验结果证明了系统健康形式化描述方法的有效性以及基于广义频率响应函数健康监测方法的可行性.

Volterra级数频谱非线性系统故障诊断方法

介绍了故障诊断技术的基本概念,重点阐述了非线性系统Volterra级数模型的原理及其在故障检测中的应用,并基于这一方法设计了飞机刹车系统惯性传感器故障检测设备。在这一应用系统中,被测系统的故障特征是广义频率响应函数GFRF(Generalized Frequency Response Functions)谱特征。简要介绍了故障诊断的方法,在工程应用实现中设计了相关的硬件电路,实验结果说明了此诊断方法是有效可行的。

基于NARMAX模型和NOFRF结构损伤检测的实验研究

非线性输出频率响应函数是由Volterra级数发展而来的频域概念,可方便在频域对非线性系统进行分析,它是频率的一维函数.本文主要介绍了利用NARMAX模型以及NOFRF对结构进行损伤检测的方法,并利用实验研究证实了该损伤检测方法的可行性.另外,由于系统非线性特性可用来做结构损伤检测,且具有对系统状态比较敏感的优点,而基于NOFRF的损伤检测方法是利用非线性方法来分析系统的状态,该方法提取出的特征属于非线性特征,所以该损伤检测方法可以用来做结构损伤检测,且具有对系统状态比较敏感的优点.

一种基于非线性频谱分析的故障预报技术及应用

首先改进了一种非线性系统广义频率响应函数(GFRF)的辨识算法,提高了辨识结果的精度和鲁棒性,并依此提出了一种基于非线性频谱分析的非线性系统早期故障预报方法.然后,利用该方法对某型直升机并联电动舵机进行了实际故障预报.多次的实际检测结果表明了该早期故障预报方法的有效性.该方法的特点是:算法简单,计算量小,适合于在线故障检测和预报,可为一大类非线性系统的早期故障预报研究提供一种新途径,有着广阔的工程应用前景.

基于Vandermode矩阵GFRF的一维数值解

广义频率响应函数(GFRF)表征非线性系统涉及多维变换,具体求解十分困难。基于Vandermode矩阵,借助MATLAB符号运算法,得到了多维核函数的关系表达式,代入输入和输出的频域采样值,将复杂的高阶核函数表示成一维数值解的形式。实验结果表明:该方法建模简单,运算量小,在误差允许范围完全可以表征非线性系统,具有一定的可行性和实用性。

一种基于非线性频谱分析的故障预报方法及其应用

论文改进和完善了一种广义频率响应函数(GFRF)的辨识算法,并依此提出了一种基于非线性频谱分析的故障预报方法。最后利用该方法成功地对某型直升机并联电动舵机进行了故障预报。工程应用实例证明了该预报方法的有效性。另外,该方法计算量小,实时性强,适合于在线故障预报,为早期故障预报的研究提供了一种新思路。

一种直升机舵机的GFRF模型辨识方法

改进了以多音组合正弦信号为持续激励信号的非线性系统GFRF非参数模型辨识方法,并成功地利用该方法辨识出某型直升机并联电动舵机的GFRF模型.实践表明,改进后的辨识方法辨识精度高且稳定,只需很小的计算量和数据存储空间,是一种有效的非线性系统辨识方法,具有重要的工程实际应用价值.

基于GFRFs的非线性系统结构故障检测方法

为了能够更加准确高效地检测非线性系统的结构是否发生故障,提出了基于系统带外部输入的非线性自回归(NARX)模型的广义频率响应函数(GFRFs)故障检测方法。根据受检系统的NARX模型参数和一阶GFRF估算出系统的高阶GFRFs,通过比较受检系统与无故障系统结构的广义频率响应函数值,实现系统结构的故障检测。根据受检系统和无故障系统的GFRFs确定系统故障损害程度指数,进一步对故障程度进行评估。通过实验与其他检测方法进行对比,验证了所提检测方法的优越性。

Volterra级数理论研究进展与展望

非线性问题因其普遍性受到来自包括工程、物理和数学等众多领域学者的关注.针对非线性系统的建模、求解和分析等问题,人们发展出了多种数学理论和方法,Volterra级数就是其中之一.本文对Volterra级数的基本定义和由其发展而来的一些频域概念进行介绍,并分析它和Taylor级数、Wiener级数、NARMAX模型、Hammerstein模型、Wiener模型、Wiener-Hammerstein模型、谐波平衡法、摄动法和Adomian分解等非线性模型与求解方法之间的联系;探讨了其收敛性问题和核辨识问题研究中的挑战,总结了这方面的研究成果和进展.