内燃机加速工况下曲轴旋转信号的转速跟踪滤波

测试分析内燃机曲轴的瞬时转速是识别内燃机做功状况和曲轴扭转振动特性的一种重要手段。内燃机在加速状况下采集到的曲轴旋转信号通常包含各种干扰信号,影响瞬时转速计算的准确性。提出了一种新的曲轴转速分析方法,设计一种中心频率随转速变化的窄带通滤波器,对曲轴旋转信号进行预处理,然后利用滤波后的信号计算曲轴的瞬时转速。基于曲轴实测旋转信号的分析结果表明:该方法修复了旋转信号中的失真部分,提高了曲轴瞬时转速的计算精度。

多功能旋转信号处理器的实现

介绍了一种利用轴角位置测量元件即旋转变压器,其控制频率为400Hz的正弦波信号,经调制处理使相位角与特定电压值相对应,产生出两路相位差为90°的信号,采用模拟电路进行设计,对其电路原理进行了详细的叙述,说明了它可工作在比较恶劣环境中。以其所具有的高精度和小体积的特点广泛应用于多个领域。

基于旋转变压器的信号产生电路设计

介绍了一种在火控系统应用中用来确认填弹部位的位置具有定位功能的电路。该电路具体为利用轴角位置测量元件即旋转变压器,控制400Hz频率的正弦波信号,经调制处理使其相位角与一定的直流电压值相对应,从而产生出两路相位差为90°的正弦信号。采用模拟电路进行了模块化设计,并对其原理进行了详细的叙述。实际产品经与整机系统联试,满足现场使用要求。该电路具有转换精度高,电路简洁实用,使用温度范围宽的特点,可广泛应用于多个相关领域。

基于FIR优化滤波的旋转高频信号注入法及其应用

针对传统旋转高频信号注入法中信号处理精度低、延时时间长及过程复杂等缺陷,提出一种基于有限冲激响应(finiteimpulse response,FIR)优化滤波的改进旋转高频信号注入法。该方法采用等纹波最佳逼近FIR滤波器提取高频电流信号,实现高频电流信号提取误差最小。通过对高频电流作外差处理,提取转子位置误差信号,省去旋转高频信号注入法中的同步轴系滤波单元,降低系统的复杂性。通过线性相位补偿,实现转子速度与位置估计最小延迟。构建无轴承永磁同步电机无速度传感器矢量控制平台,验证算法的有效性。仿真实验结果表明:通过离线优化设计FIR滤波器及线性相位补偿,该方法在全速范围内能够准确估计转子的位置与速度,与卡尔曼滤波相比,其估计精度更高,鲁棒性更强。

基于旋转高频信号法的IPMSM无位置传感器控制

研究了一种利用旋转高频电压信号实现内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器控制的方法。利用α-β轴系下的高频电流响应峰值表达式中的位置信息实现对转子空间凸极位置的检测;并通过跟踪高频电流矢量最大幅值所对应的相位角实现对转子磁极极性的辨别,进而构建了完善的转子位置观测器模型。基于此构建了IPMSM的矢量控制系统,分析了系统实现时的信号处理及死区补偿措施,并进行了仿真和实验研究。结果表明:该位置观测器能够有效实现对转子位置的估算,基于此观测器设计的IPMSM矢量控制系统具有良好的稳态和动态性能。

基于旋转不变信号参数估计技术与模式搜索算法的异步电动机转子故障检测新方法

提出一种基于旋转不变信号参数估计技术(Estimation of signal parameters via rotational invariance technique,ESPRIT)与模式搜索算法(Pattern search algorithm,PSA)的异步电动机转子故障检测新方法。模拟形成转子故障情况下的定子电流信号并以之检验ESPRIT性能。结果表明:即使对于短时信号,ESPRIT仍具备高频率分辨力,可以准确估计定子电流各个分量的频率;但对其幅值、初相角的估计欠缺准确性、稳定性。随后,采用PSA确定各个频率分量的幅值、初相角。对一台异步电动机完成了转子故障检测试验,结果表明:基于ESPRIT与PSA的异步电动机转子故障检测方法是切实可行的,并且因仅需短时信号即可达到高频率分辨力而适用于负荷波动情况。

基于协方差拟合旋转不变子空间信号参数估计算法的高分辨到达角估计

为进行高分辨到达角(DOA)估计的同时避免稀疏类算法的不足,提出了协方差拟合旋转不变子空间信号参数估计(ESPRIT)算法.首先将协方差拟合准则转换成半正定规划问题,利用凸优化进行求解,得到更接近理论值的信号协方差矩阵;然后对估计的信号协方差矩阵进行特征分解,利用信号子空间和噪声子空间特征值的差异估计信源个数;最后利用子空间旋转不变性反解出未知DOA.仿真实验从DOA估计精度、分辨率等方面验证了该算法的有效性,较传统ESPRIT算法具有更高的DOA估计分辨率并且受相干信源影响小;与稀疏类算法相比,不依赖先验信息以及避免了网格失配问题.

基于小波包字典优化的旋转机械振动信号压缩感知重构方法

采用工业无线传感器网络的机械状态监测系统需要进行复杂的数据压缩和高精度的重构,而传感器网络节点资源受限,针对这一问题提出基于小波包字典优化的旋转机械振动信号压缩感知重构方法。该方法结合小波包多分辨率分析及K-SVD字典训练方法,提出了小波包字典优化方法代替传统的正交基字典稀疏表示方法,提高稀疏度。根据旋转机械振动信号自身特征,提出用块稀疏贝叶斯学习最大期望值算法,代替传统仅依赖于稀疏假设的算法实现信号重构。实际轴承振动信号仿真结果表明,该方法相对于传统的压缩感知方法重构性能明显提高。

基于循环相关的加权分数阶傅里叶变换信号旋转因子估计方法

加权分数阶傅里叶变换(WFRFT)信号具有很强的抗截获和抗调制方式识别能力,广泛应用于保密通信,WFRFT信号的旋转因子估计可为后续信号处理提供重要依据。通过分析WFRFT信号的特性,统计分析不同旋转因子归一化相关值的峰值及其位置,提出一种未知信号参数下WFRFT信号旋转因子的估计方法。为缩短估计时间,引入循环相关法实现WFRFT信号的快速旋转因子估计。仿真结果表明,基于循环相关的参数估计方法可有效地估计旋转因子,且有效缩短旋转因子估计时间,为WFRFT通信对抗提供重要的依据。

井下旋转压力信号发生器的仿真

介绍了压力信号发生器在无线随钻测量系统中的作用,以旋转压力信号发生器的基本工作原理为基础,设计了系统的结构模型,根据系统在工作过程中不同阶段的特点,建立了各个过程中的阀口动态方程;以转速和开度为控制输入,进行了实例仿真。

基于旋转高频信号注入法的内置式永磁同步电机低速段转子位置检测及其误差补偿

旋转高频信号注入法注入信号较为稳定,且位置估计过程不依赖电机参数,因而十分适用于内置式永磁同步电机(IPMSM)的零、低速转子位置检测。针对传统高频信号注入法无法辨别磁极的问题,用电压方波注入法检测磁极,结合有限元软件仿真,来合理选取方波电压幅值和时长,有效缩短了磁极判断耗时。分析了滤波器和信号离散化对位置估计精度的影响,提出在低速段可用线段拟合带通滤波器中心频率处的相频特性曲线,推导所需补偿角度与电机转速的关系。在理论分析的基础上,采用基于DSP28335的样机平台进行试验,结果表明磁极判断过程稳定,耗时较短,补偿后的位置估计值相比补偿前有明显改善,调速过程中系统动态性能良好。

基于空时离散傅里叶变换投影的宽带旋转不变技术估计信号参数算法

利用采样频率和频域数据的关系,对空时离散傅里叶变换(DFT)投影方法进行改进,并且讨论分析了采样频率对其解相干性能的影响,然后将窄带旋转不变技术估计信号参数(ESPRIT)类算法应用到宽带相干源方位估计中,提出一种基于空时DFT投影的宽带ESPRIT算法。仿真结果表明,适当地增加采样频率可以改善空时DFT投影方法的方位估计性能,并且比起快速傅里叶变换(FFT)插值法,空时DFT投影方法具有更加优越的方位估计性能。

基于旋转不变技术信号参数估计的激光扫频干涉测量方法

激光扫频干涉测量技术具有无测距盲区、非接触、单次测量多目标的能力.通过傅里叶变换可提取目标拍频频率,进而解算距离.然而受激光器调频带宽限制,通过傅里叶变换得到的目标分辨率受限于固有分辨率.为解决该问题,本文提出采用基于旋转不变技术的信号参数估计(ESPRIT)算法对测量信号进行频谱分析.实验通过插值拟合法校正测量信号拍频非线性,进而采用ESPRIT算法测量目标距离,结果表明在傅里叶变换算法无法区分临近目标频率的情况下,采用ESPRIT算法可以区分出目标的频率,通过计算可得被测目标的厚度为2.08 mm.从而为诸如光纤临近损伤点、薄台阶高度或小孔等测量提供了思路.

基于优化的Morlet小波旋转机械振动故障信号微弱特征提取方法

主要研究旋转的机械振动信号微弱故障特征提取的一种新方法,建立了仿真模型进行仿真研究,得到的仿真结果能够验证这种方法的可靠与实用性。

航空发动机旋转部件流动传热测试方法评述

综合分析了航空发动机旋转部件流动传热试验的原理、需求、方法和关键技术。旋转部件试验是为了研究旋转状态下盘腔内的流动和换热规律,试验通过先进的测试方法获得腔内的流场和盘的温度场,获得旋转腔流动阻力系数和盘面对流换热系数的经验关系式,用于航空发动机空气系统和热分析设计。同时文中分析了旋转部件试验的特点和难点即振动、密封和旋转信号的准确传输,并结合工程实践探索了旋转盘腔试验中各难点的解决方法和各种测试方法的优缺点,为航空发动机旋转部件流动换热的试验研究提供坚实的技术基础。

模拟通信信号调制方式自动识别算法

通信信号调制方式的自动识别在军用和民用方面都十分重要。为自动识别常用模拟通信信号的调制方式,本文提出一种信号特征参数提取方法,即在实现载波同步、将接收信号变换到零中频后,将复基带信号矢量围绕原点逆时针旋转90度。本方法有效克服了DSB信号处理过程中相位不连续带来的影响。本文提出五个基于接收信号一阶统计矩的特征参数,这些参数提取过程的运算量小、鲁棒性强。以判决理论为基础提出了一种调制方式自动识别算法并给出实现流程。计算机仿真结果表明,在信噪比大于-7dB时,识别算法平均识别率不低于97%,可望用于实际非协作通信系统中信号的检测和快速识别。

基于ACFM技术表面裂纹检测方法及系统的开发

设计开发了一种实时高精度ACFM裂纹检测方法和系统。通过扫描承压设备焊缝或母材励磁后产生的感应电磁场,在裂纹等缺陷处获取旋转磁场畸变信号,实时对旋转磁场畸变信号进行识别采集处理和提取相应信息,将旋转磁场畸变信号数字化,从而实现对承压设备的表面裂纹的实时检测。该方法能够有效弥补旋转磁场畸变信号因为扩散效果带来的误差,并对旋转磁场畸变信号进行放大滤波处理,补偿信号强度,提高裂纹检测灵敏度。该方法具有非接触检测,对裂纹的检测能定量并定位,检测要求低,无需对检测表面进行特别处理等优点,提供了一种创新型无损检测手段。

基于共变谱和旋转不变技术的多径时延估计

针对脉冲噪声环境下多径时延估计的分辨率问题,提出了一种基于共变谱(CS)和信号估计参数旋转不变技术(ESPRIT)的多径时延估计方法。采用α稳定分布建模脉冲噪声,依据分数低阶统计量理论,将两接收信号的共变序列进行傅里叶变换得到共变谱。CS看作等效的时间序列,把时域的多径时延估计问题转化为频域的多个正弦信号频率估计问题。利用ESPRIT对等效时间序列进行频率估计,得到高分辨率的多径时延估计。仿真实验表明:多径时延估计方法(CS_ESPRIT)在高斯和脉冲噪声环境中均具有较好的估计性能。

基于旋转高频注入的IPMSM位置检测改进研究

传统的旋转高频信号注入方法存在位置识别不准确、系统延时长、计算复杂等缺点,IIR(无限冲激响应)数字滤波器可以解决这些问题。选用MATLAB中的Fda Tool(Filter Design and Analysis Tool)工具箱可以满足滤波器的设计需求,工具箱提供了具体的操作界面进行数字滤波器的设计,只需要输入需要的滤波器类型和滤波器的相关数值,就能够获得设计的数字滤波器,最后将滤波器输出到仿真中。改进的旋转高频信号注入方法可以优化滤波,利用IIR数字滤波器获得负相序电流信号,得到的电流信号误差最小。外差处理电流信号得到转子位置误差信号,减少了滤波器的使用,降低了系统的延时时间。最后,对系统进行线性相位补偿,使得估计的转子位置延迟最小。搭建了IPMSM无位置传感器矢量控制仿真,以此验证算法的有效性。仿真实验结果表明:通过IIR数字滤波器及线性相位补偿,在低速范围内能够准确估计转子的位置与速度,与传统高频信号注入法相比,其估计精度更高。

基于ESPRIT-PSA与LightGBM算法的感应电动机转子断条数目诊断新方法

提出一种基于旋转不变信号参数估计技术ESPRIT(Estimation of signal parameters via rotational invariance technique)、模式搜索算法PSA(Pattern search algorithm)与轻型梯度提升机LightGBM(Light gradient boosting machine)结合的感应电动机转子断条数目诊断新方法。模拟了转子断条故障下的瞬时无功功率信号并用其衡量ESPRIT-PSA的性能。结果表明:ESPRIT-PSA只需短时数据就能准确测量瞬时无功功率信号中的转子断条故障特征分量。随后,为解决现有的电机瞬时无功功率信号分析MIRPSA(Motor instantaneous reactive power signal analysis)类方法无法准确诊断转子断条数目的问题,引入LightGBM对转子断条故障进行多分类以准确诊断转子断条数目。最后针对一台异步电动机进行转子断条诊断实验,结果表明:该方法是有效的,并且因将瞬时无功功率作为分析信号而适用于电机低转差率的情况。