MIMO随机振动试验频响估计中激励和响应的同步方法

频响函数估计是多输入多输出随机振动试验控制算法中的必要环节。在振动环境试验中,通常不采集振动台的实际激励信号,而用实测的响应信号和计算机内存中的激励信号来进行系统频响函数估计。由于计算机内存中的激励信号与实际振动台上的激励信号之间在相位上存在着差异,从而导致实测的响应信号和计算机内存中的激励信号不同步。这给系统频响函数的估计带来了较大困难。为此,根据线性系统中激励和响应之间的关系,结合随机减量法,提出了一种二次相关法用于系统频响函数的估计,用该方法进行频响函数估计只需要采集响应信号。在三轴振动台上进行了对比试验,结果验证了所提出的二次相关法的正确性。

频率响应函数估计方法综述

回顾了近年来以线性系统为基础模型的频率响应函数估计方法的理论研究和发展现状。根据干扰误差主要成分的不同分为几个方面讨论,包括加性随机噪声、加窗泄漏引起的噪声、非线性系统失真引起的噪声等。综合论述了各种干扰误差下,各种频率响应函数估计方法的原理、特点及其在工程中的应用。最后对文章内容进行了总结并对频率响应函数估计领域的发展前景进行了探讨和展望。

基于Hv方法的三轴液压振动系统频响函数估计的研究

三轴液压振动系统是实验室内模拟振动环境的主要设备,其主要功能是精确地复现给定的功率谱和时间历程。振动控制技术是实现这一目标的关键技术,它以频响函数估计为基础。频响函数估计的精度影响控制过程的快速性和稳定性。本文对几种典型的频响函数估计方法进行了分析,针对传统方法精度低且受到矩阵病态条件约束等缺点,应用特征分析与摄动理论构造了一种多入多出的Hv方法,并且应用三轴液压振动系统的实测数据对其进行了检验。结果表明该方法是适用的。

一种新的频响函数无偏估计方法

在对几种典型的频响函数估计进行分析的基础上 ,利用不相关信号的互功率谱多次平均趋于零的性质 ,提出了一种新的频响函数无偏估计方法。该估计方法不需要测试第 3个信号即可达到无偏估计的目的 ,避免了测试系统过于复杂 ,减小了测试工作量和因过多环节的引入而降低估计精度的可能性。测试 n组数据 ,可以进行 n(n-1) / 2次平均 ,平均次数是其他方法的 (n- 1) / 2倍 ,提高了频响函数估计的精度。

全相位H_v频响函数估计在MIMO随机振动试验控制中的应用

首先选用对噪声抑制效果较好的Hv估计方法,然后引入对泄露有明显抑制效果的全相位FFT频谱分析方法,构成全相位Hv频响函数估计方法,改善了频响函数估计效果,减小了频响估计误差对MIMO随机振动试验控制效果的影响。最后在钢质悬臂梁上做两输入两输的Hv估计和全相位Hv估计的对比试验以及两种估计结果在MIMO随机振动试验控制的应用效果,试验结果验证了全相位Hv频响函数估计对改善了随机振动试验控制效果的有效性。

基于参数模型的频响函数估计方法

针对传统的非参数频响函数估计方法不适用于短记录数据的情况,提出了一种基于公分母模型的参数化频响函数估计方法。该方法使用输入输出信号的快速傅里叶变换(输入输出谱)作为主要数据,通过最小二乘法求解参数,利用奇异熵技术对系统进行定阶。最后采用一个二层框架的仿真算例对所提出的算法进行了验证。仿真算例结果表明,通过响应信号的奇异熵能够较准确的对系统定阶,频响函数估计结果与理论值之间吻合较好。

基于频响函数求逆法的双层圆柱壳体速度场重构

从双层圆柱壳体结构水下噪声实时预报出发,基于在内壳体上布置大量传感器来监测壳体噪声的工程方法,提出了双层圆柱壳体表面速度场实时重构方法。先试验测量到不同工况下内、外壳振动频响函数,并用H4方法进行估计,再用频响函数求逆法得到内、外壳体响应间的振动传递率矩阵。实际应用时,根据内壳体上有限测点的信号实时重构出当前工况下的外壳体表面速度场,为水下噪声的实时计算提供输入。大型舱段模型试验验证表明该方法现实可行,重构出来的外壳体速度场能满足水下噪声实时预报要求。

多输入多输出正弦扫频试验控制新方法

研究了多输入多输出正弦扫频试验控制中信号发生、频响函数估计和控制算法等关键问题。针对步进式正弦扫频信号发生中因信号不连续而导致振动台或激振器发生冲击或损坏的问题,提出了两个不同频率的正弦信号平滑过渡的窗函数叠加延拓法,在满足扫频时间条件的同时也提高了试验控制精度;以单位正弦扫频信号作为激励,改变不同激励点的相位以产生满秩激励矩阵,运用相关积分法识别响应稳态正弦时域信号的幅值与相位,根据线性振动理论求解结构的频响函数;以多个控制点的幅值为控制对象,推导出扫频控制基本理论公式,通过参考值与反馈信号的比较来修正激励信号以满足试验条件。以一悬臂梁为研究对象,建立了两输入两输出正弦试验控制系统,结果表明该方法在扫频控制中取得良好的效果。

某型军用运输车辆振动系统频响函数矩阵估计的研究

军用运输车辆在运载弹药的过程中,车身的振动会影响到车载弹药的安全性和可靠性。本文针对我军某常用型号运输车的弹药运输过程,使用动态信号测试系统对车身进行了振动测试,对车辆的多输入多输出系统进行了建模。用MATLAB对实测信号进行处理,用Hn方法估计振动系统的频响函数矩阵,并对辨识出的结果进行了检验。该成果对如何提高车载弹药安全性的研究提供了一定的理论依据,同时可以作为分析整车振动系统传递函数、振动强度和结构参数的基础。

基于冲击激励的支架结构参数研究

针对某铁路动车设备舱支架经常出现断裂的现象,对支架的结构特性进行了研究,以脉冲信号对结构进行激励,结合模态识别理论,估计支架响应的频响函数.通过相干函数,验证试验结果的有效性,结合识别设备舱支架结构横向、纵向、垂向模态共振频率,比较不同结构支架的振动特性.改进后的设备舱支架2的横向、纵向、垂向固有频率均得到提升,且不易于车体弹性模态耦合,能有效避免断裂.

单轴电液角振动台的迭代复现控制研究

液压角振动台是十分复杂的非线性系统,应用传统的控制系统设计方法很难满足其控制要求。针对随机振动要求振动试验系统具有高频响性能的特点,建立了阀控马达系统的数学模型,根据极点配置原理设计了有效拓展系统频宽的三状态控制器。提出基于自适应滤波器频响函数辨识方法进行复合迭代控制,并研究了不同阀控马达频响函数估计方法对随机复现振动控制精度的影响效果。将仿真结果与实验数据进行对比分析,验证了三状态控制策略拓展系统频宽的有效性和自适应滤波器频响函数估计的准确性。

利用高阶谱方法提高实验模态分析结果的精度

实验模态分析的基础是频率响应函数,因此频率响应函数的估计精度直接影响了实验模态分析的精度。而在进行频响函数的估计中,存在各种各样的干扰噪声,因此降低采样信号中的干扰噪声,提高频响函数的估计精度,是实现高精度实验模态分析的关键。基于以上实验模态分析中存在的干扰噪声问题,引入了高阶谱方法,利用高阶谱优良的噪声不敏感性质,成功地降低了采样信号中的噪声干扰,提高了频响函数的估计精度。简支梁结构实验结果表明,该方法有效地提高了实验模态分析结果的精度,且实现方便,有较好的推广价值,适用于一般工程中的中小型结构的实验模态分析。