基于非线性输出频率响应函数的液压管路故障诊断研究

航空液压管路系统受到多源激励的影响,在工程应用中经常发生管路系统振动故障。针对长跨距管路系统振动故障定位困难的问题,采用光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)测试技术开展了长跨距管路系统振动信号分布式测量,并提出结合非线性输出频率响应函数(Nonlinear Output Frequency Response Function,NOFRF)分析方法实现液压管路系统卡箍松动和管体碰撞故障的准确定位。采用FBG传感器对长跨距管路系统振动信号进行分布式测量,克服了传统加速度测试过程中的电磁干扰和复杂布线问题;采用NOFRF指标提取卡箍松动和管体碰撞的故障特征,实现了对微弱故障的早期监测和准确定位。试验结果表明,所提方法可有效定位卡箍松动和管体碰撞故障。

基于非线性输出频率响应函数的裂纹故障诊断方法研究

将非线性输出频率响应函数(nonlinear output frequency response function,NOFRF)引用到裂纹转子的故障诊断中,提出基于NOFRF的转子裂纹的故障诊断方法。该方法通过辨识不同位置、不同深度的裂纹转子的NOFRF值,对裂纹故障进行诊断,得到一些有价值的结论。实验结果表明,系统各阶NOFRF值对转子裂纹不同位置和深度的变化相当敏感,可有效辨识裂纹故障的严重程度。

基于非线性输出频率响应函数的多裂纹转子故障诊断方法研究

相对单条转子裂纹的故障诊断,多条裂纹的故障诊断更复杂,也更困难。以两条裂纹为例,将非线性输出频率响应函数(NOFRF)引入到具有两条裂纹转子系统的故障诊断中,提出了一种基于NOFRF的多裂纹转子故障诊断新方法,并且对比分析了两条裂纹不同夹角、不同裂纹深度下NOFRF值的变化情况。实验结果表明,NOFRF值对裂纹故障具有很高的敏感性,根据NOFRF值的变化情况,不仅能反映转子系统裂纹是否存在,还能反映两条裂纹之间的夹角、裂纹深度的变化情况。因此,利用NOFRF值,可以有效地监测转子系统中多条裂纹故障。

基于非线性输出频率响应函数的转子碰摩故障诊断方法研究

以碰摩故障为研究对象,将非线性输出频率响应函数(NOFRF)引入到含有碰摩的转子系统故障诊断中。对比分析在转子与定子不同间隙下的转子系统NOFRF值的变化情况,并进行了试验验证。结果表明故障转子系统的NOFRF值对转子与定子不同间隙的变化非常敏感,因此,可以利用转子系统的NOFRF值对碰摩故障的敏感性,不仅可以有效地区分转子系统中的碰摩故障,而且还可以有效地识别转子系统中的碰摩故障的严重程度。

基于非线性输出频率响应函数的斜裂纹转子故障诊断方法研究

以斜裂纹为研究对象,将非线性输出频率响应函数(Nonlinear output frequency response function,NOFRF)应用到含有斜裂纹转子系统的故障诊断中。对比分析了斜裂纹不同倾角,不同裂纹深度和不同裂纹位置下的NOFRF值的变化情况,得到了具有一定价值的结论。实验结果表明,系统的NOFRF值对裂纹的不同倾角、裂纹的不同位置和裂纹深度的变化相当的敏感。因此,根据系统的NOFRF值的变化情况,可以有效监测转子系统中的斜裂纹故障。

基于非线性输出频率响应函数的转子不对中-碰摩耦合故障诊断方法研究

基于非线性输出频率响应函数(NOFRF)的独特优势,将非线性输出频率响应函数引入到转子不对中-碰摩耦合故障中,提出了基于非线性输出频率响应函数的转子不对中-碰摩耦合故障诊断方法。利用提出的方法辨识得到了不同对中度及其角度的转子系统的NOFRF值,对比分析了不对中度及其角度对转子系统各阶NOFRF值的影响。仿真结果表明随着不对中度和角度的增加,NOFRF中二次谐波二阶非线性输出频率响应函数和二次谐波四阶非线性输出频率响应函数有着较为明显的增幅;一次谐波三阶非线性输出频率响应函数随不对中角度的增加而减小。因此,可以依据二次谐波二阶非线性输出频率响应函数、二次谐波四阶非线性输出频率响应函数、一次谐波三阶非线性输出频率响应函数值的变化规律识别转子系统的不对中程度。最后通过试验结果验证了仿真结果的正确性,研究成果为具有不对中-碰摩耦合故障的转子系统的故障诊断提供了重要的依据。

不同深度呼吸型斜裂纹转子的非线性输出频率响应特性分析

将具有呼吸型斜裂纹的转轴作为研究对象,结合非线性输出频率响应函数(NOFRF)理论对转轴上的斜裂纹故障进行识别。根据非线性输出频率响应函数理论及辨识算法求出系统不同阶次的NOFRF值,并对斜裂纹转子在不同裂纹深度时的NOFRF值进行分析。实验结果表明,随着裂纹深度的增加,系统的非线性特性会随之变强,根据系统的NOFRF值对裂纹的不同深度比较敏感这一特征,从而实现对转轴上的斜裂纹故障进行准确的诊断。

基于非线性频率响应函数的输电线路故障在线监测方法

提出了基于非线性频率特性分析的输电线路状态监测与故障诊断新方法。通过电力载波信号对输电线路进行在线监测,运用非线性频率响应函数对系统固有特性描述的唯一性,建立输电线路不同运行状态的频率响应模式,根据发生故障后传输线频率响应特性的变化,进行故障征兆模式的特征抽取与识别,从而实现输电线路故障的在线监测与诊断。通过对不同故障类型的仿真实验,验证了所提方法的有效性。

基于广义频率响应函数的非线性控制系统的闭环稳定性研究(英文)

本文基于广义频率响应函数，讨论了一类非线性控制系统的闭环稳定性问题，给出了输入输出频域稳定性判据条件，最后，利用仿真例子对结论进行了验证．

一类非线性系统的广义频率响应函数

基于Ｖｏｌｔｅｒａ泛函级数描述，讨论了非线性系统广义频率响应函数的概念，提出并证明了一种求解多项式类非线性系统ＧＦＲＦ的递推算法。该算法结构简单，计算量较小，优于以前的变换算法。

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。

非等温CSTR周期操作的非线性输出频率响应评估

为实现快速且准确地评估化工过程周期操作对系统性能提升的有利性,提出了一种基于非线性输出频率响应函数(NOFRFs)的化学反应周期操作评估新方法,对非等温连续搅拌反应釜(CSTR)进料流流量周期操作进行评估。首先对系统进行稳定性分析,然后对系统进行周期操作,得到输入输出数据,确定各阶NOFRFs,最后通过计算系统性能指标实现周期操作的评估。仿真结果表明:施加周期操作后,反应物浓度的平均值低于稳态值,转化率得到了提高,提出的方法优于传统的非线性广义频率响应函数(GFRFs)方法,能够快速有效地对周期操作进行评估,为其他类型的化学反应过程周期操作的评估提供参考。

非线性输出频域响应函数的自适应辨识算法及应用

为解决非线性输出频域响应函数(NOFRF)模型用于模拟电路系统故障诊断时,传统辨识算法需多次激励计算过程耗时长的问题,提出了NOFRF的频域自适应辨识算法(NOFRF-BLMS),该算法构造了NOFRF的输入观测向量与核向量,从而可将NOFRF表示成一个伪线性结构.根据块最小均方(BLMS)原理及约束优化理论,推导出满足最小均方误差指标的NOFRF自适应辨识迭代计算公式,采用输入功率普迭代估算学习因子,由输出误差构造残差向量.NOFRF-BLMS通过在线学习方式,只需一次激励即可辨识出NOFRF,使辨识过程大幅度简化,缩短了辨识时间,具有更强的噪声抑制能力.实验结果表明,NOFRF-BLMS在相同的辨识精度下,耗时仅为传统算法的3%,且故障判断准确.

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.

多项式非线性系统的频率响应特性

给出了多项式非线性系统的多维频率响应函数（ＭＦＲＦ）的解析表达式及其主要特性─—极点频率的定义和性质。对工程中多采用的三次多项式系统定义了广义传递函数，可在一维频率域中研究响应的谱结构。

具有非线性耦合函数的时变时滞复杂网络的渐近输出同步

利用分散自适应输出反馈控制的方法,研究了一类具有不同维数节点、非线性内耦合函数和时变时滞的复杂动态网络的渐近输出同步控制问题.针对网络模型的外部耦合矩阵是时变、非零行和、非对称的情况,设计了有效的分散自适应输出反馈控制器.利用Lyapunov稳定性理论和Barbalat’s引理,证明了网络渐近输出同步的分散输出反馈控制方案的正确性.最后,利用数值仿真实例验证了所提结果的有效性和可行性.

非线性励磁控制中输出函数对系统性能的影响

发现在进行非线性系统的非线性控制设计时 ,状态方程中输出函数的选取对线性化以后系统状态方程的形式有很大的影响 ,进而影响到所设计的控制器性能。在此研究结果的基础上 ,改进了电力系统非线性控制器的设计方法 ,可以在统一的非线性控制设计框架下同时对多个状态量的性能指标提出要求 ,兼顾受控系统多个状态量的响应特性 ,使系统的动态性能和静态性能能够很好地协调 ,实现高性能的非线性控制。将改进的设计方法应用于发电机组的励磁控制 ,采用逆系统非线性控制原理设计了一种具有综合性能指标的非线性励磁控制规律。将所设计的多指标非线性励磁控制律用于单机无穷大电力系统的同步发电机组中进行仿真实验 ,其结果表明所提出的控制器不仅能明显地提高发电机的动态稳定性 ,而且能准确地将发电机的端电压控制在其给定值上运行 ,不会因受扰而发生偏移。

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。

输出函数在单输入单输出非线性控制系统设计中的重要作用

深入研究了输出函数在非线性控制设计中的作用,指出输出函数在非线性控制设计中的一个重要功能是对闭环系统进行极点配置。并提出了一个对非线性控制系统具有一定普适性的输出函数形式。讨论了如何选择和确定该输出函数以及如何通过该输出函数来实现对系统闭环极点进行配置的方法。文中主要针对单输入单输出系统进行讨论,并以发电机励磁控制系统为例,给出应用实例。仿真结果表明按文中提出的观点选择输出函数,所设计的控制律能很好地协调发电机励磁控制系统各状态量的动、静态性能,不仅提高了发电机的动态稳定性,而且能准确地将发电机的端电压Uf 控制在其给定值上运行,不会因受扰而发生静态偏移。

基于非线性输出频响函数的NES动力学参数设计

基于非线性输出频率响应函数(Nonlinear Output Frequency Response Function,NOFRF),对引入了被动非线性消振器(Nonlinear Energy Sink,NES)的单自由度振动系统进行了分析,从频域分析的角度评价NES的振动抑制效果,对其进行动力学参数设计。首先,建立了引入NES的振动系统非线性动力学模型。然后,通过数值仿真,对单自由度系统进行了非线性输出频率响应函数分析和输出频率响应分析,从频域分析的角度解释了在原振动系统中引入NES对原系统固有频率几乎没有影响的原因。最后,通过分析NES各参数对振动抑制效果的影响,对NES进行了动力学参数设计。本文得出的分析结果对于工程领域中NES的设计具有非常重要的指导意义。