基于分段最小二乘拟合的瞬时频率估计方法

旋转类机械非稳定噪声和振动信号的分析一般采用阶比分析技术。精确地估计参考转轴的瞬时频率是阶比分析技术的关键。考虑丢失、额外脉冲和转速瞬变等因素的影响,在计算转速计脉冲到达时间的基础上,用三次样条曲线分段最小二乘拟合获得转轴的瞬时频率估计,提出了通过数据重叠和加权平均来保证各分段点处的连续及平滑的方法。用频率估计曲线进行实验,得到任意转速下的阶比谱和阶比幅值随转速变化的结果。     

变频调速水泵智能故障诊断方法

提出了一种粗糙集理论与神经网络集成的调速水泵故障诊断方法.针对调速水泵运行非恒速度的特点,首先用基于数字重采样的阶比分析方法对水泵振动信号进行预处理,然后利用粗糙集理论进行故障诊断决策系统约简,获得最优决策系统,最后在最优决策系统的基础上,设计RBF神经网络对调速泵进行故障诊断.试验结果显示,该方法能有效提高变频调速水泵故障诊断的精度和效率.     

基于小波分析的机械轴裂纹的检测

转轴是机械设备的基本组成部分,而其本身在服役过程中,不可避免地存在着各种损伤和缺陷。当转轴发生故障时,产生的振动信号往往都含有大量的非稳态成分且随时间变化,利用传统的傅立叶变换有时很难准确发现识别信号中的故障成分。利用小波技术具有识别突变信号的特点,将小波变换应用到动荷载下轴构件裂纹位置的识别中,有效地判断出轴体裂纹所在的位置,尤其是不易被察觉的损伤处。理论分析结果表明:小波变换是一种有效的轴裂纹检测工具。     

水轮机应用蜂窝密封的吸水和减振模拟试验

为减少混流式水轮机止漏环中流体产生的自激振动,根据止漏环各种密封结构,简化并提出密封模型,并根据模型搭建了试验台.采取直接测量转轴振动的方法,对比了简化后的密封模型与蜂窝密封在调整转子偏心程度的情况下振动幅值、波形图和频谱图的差别,以及增加转子质量不平衡块后两种密封振动幅值的变化.结果表明,蜂窝密封比普通的迷宫密封更能够抑制由于偏心和不平衡引起的振动.在最小密封间隙的上下游安置吸水装置,对比其振动情况,上游吸水可有效地降低转子振动.     

基于阶次跟踪和HHT能量谱的轴承故障诊断

提出了一种研究旋转机械瞬态信号的分析方法。对齿轮箱传动加速时测得的原始振动信号进行角域重采样,然后对角域里的信号进行EMD分解得到多个IMF分量,最后对包含故障信息的IMF分量进行了能量谱分析。结果显示：阶次跟踪技术能够有效地避免传统频谱方法所无法解决的“频率模糊”现象,EMD方法能够将稳态信号分解为多个IMF分量,能量谱能够对轴承故障进行有效诊断。     

基于OHNR法的汽车主动悬架降阶控制器设计及仿真

基于整车模型设计的主动悬架控制系统,其控制器阶数较高.为了降低控制器的阶数而不影响主动悬架闭环系统的性能,本文首先介绍了目前常用的降阶方法,并建立了汽车7自由度整车悬架模型;然后针对人体敏感的振动频率范围,设计了汽车主动悬架鲁棒控制器;最后在此基础上采用OHNR (Hankel范数最优降阶)法对所设计的高阶控制器进行降阶研究及仿真.仿真结果显示可将20阶控制器降至8、9阶而不造成闭环控制效果的较大损失.     

基于边际谱和神经网络的柴油机故障诊断

柴油机缸盖振动信号中包含着丰富的柴油机工作状态信息,利用缸盖振动信号诊断柴油机工作状态是一种有效方法.针对缸盖振动信号的特点,提出用经验模式分解方法对获取的缸盖振动信号进行分解,选取前3阶模式分量的边际谱、重心频率、重心幅值、偏度以及峭度等构成柴油机工作状态特征向量,基于BP网络对柴油机故障进行分类诊断.经对实测柴油机故障进行诊断表明,正确率达到85％以上,验证了诊断方法的可行性.     

马铃薯土薯分离装置模态分析——基于ANSYS Workbench

运用三维造型软件Pro/E绘制一种马铃薯联合收获机土薯分离装置的实体图,应用ANSYS Workbench有限元分析软件对其进行模态分析,得到了分离装置前6阶的振型图。通过对振型图的分析可以发现:分离装置的前6阶振动固有频率随着阶次的增大而增加,其中前3阶频率变化较大,以分离装置主轴沿坐标轴轴向振动和弧形拨齿沿Z轴轴向平动或摆动为主,第4阶、第5阶、第6阶振动的各阶频率比较接近,主振型为弧形拨齿沿Z轴轴向摆动。通过模态分析,确定了前6阶振动固有频率范围内的各阶模态特性,同时也为更详细的动力学分析提供了前期基础。     

基于信号分解和群延时的维格纳分布改进方法

提出一种WVD (Wigner Ville distribution)的改进方法.应用离散余弦谐波小波变换对多分量信号进行分解,计算分解后得到的单分量信号的WVD,将单分量信号的WVD沿频率轴串联得到整个信号的WVD,抑制分布的交叉项.应用修改群延时函数减少因WVD核函数截断而产生的波动效应,改善分布的时频分辨率.通过算例中的线性调频信号和应用实例中轴承振动信号验证表明,改进后的WVD有满意的时频分辨率和明显的交叉项抑制能力,能够通过离散余弦变换实现其快速算法,算法快速、简单,适合非平稳工程信号的时频分析.     

农用车发动机声学测试结果影响因素分析

阶次带宽与频率间隔对声学测试结果具有重大影响。为研究这一影响,对某农用汽车四缸四冲程发动机的排气尾管噪声信号进行采集,使用LMS Test.lab软件,基于卡尔曼滤波器原理得到该发动机尾管噪声频谱。采用阶次分析法对分别取不同阶次带宽和频率间隔下测试得到的阶次噪声进行研究。研究表明:阶次的带宽越大,其阶次噪声的声压级就越大,阶次带宽取0.5是噪声测试分析中可选取的最大合理值。频率间隔越大,频率分辨率就越差,噪声信号就难以辨别,噪声测试中合理的频率间隔为1 Hz或1.25 Hz。为噪声测试中,合理选取阶次带宽和频率间隔提供试验和理论依据。     

完整系统三阶Lagrange方程的一种推导与讨论

从牛顿运动方程出发，推导了完整系统关于广义加速度的Lagrange方程.讨论了该方程与传统分析力学中的Lagrange方程的相容性问题.结果显示，三阶Lagrange方程可以通过对Lagrange方程求一阶时间导数得到，表明它们是相容的.因此三阶Lagrange方程提供了一种不同于传统Lagrange方程方法的求解物体运动方程的途径.     

串联机构运动学反解的D-H四元数方法

普通四元数方法在串联机构运动学反解时存在方程数量不足和求解困难的问题,为了解决这些问题并建立新的串联机构运动学反解方法,提出串联机构运动学反解的D-H四元数方法。首先给出了包含D-H参数的四元数变换通用方程式,提出将四元数变换方程式分离为位置和姿态两个方程式,这两个方程式可构造出含有7个方程的方程组,使方程数量满足4R以上串联机构运动学反解的要求。为了降低方程组的求解难度,提出了取姿态方程中三角函数的一半组成新的姿态方程,将方程次数降低为原来的一半。采用所提出的D-H四元数方法对PUMA机器人进行运动学反解分析,得到了该机器人的8组反解。根据所求得的8组解,建立了PUMA机器人的8个位姿的三维模型,并测量了PUMA机器人三维模型的末端位姿数值,与所给末端位姿数值完全相同,验证了所提出的DH四元数方法的正确性和有效性。     

排灌输水隧洞正常水深的简捷算法

为了使标准城门洞形断面正常水深的求解具有简单的显函数计算公式,对标准城门洞形断面正常水深的基本方程进行恒等变形,将水面位于底角圆弧段和顶弧段正常水深的超越方程以及水面位于侧边直线段正常水深的高次方程,变成无量纲化正常水深与已知量综合参数的单变量函数方程.引入准线性函数的概念并将准线性函数作为标准模板,再对正常水深的单变量函数方程应用准线性函数标准模板,在工程常用范围即无量纲化正常水深y∈[0.051,.80]范围内进行优化计算及准线性函数逼近,得到了超越方程和高次方程的替代函数方程,替代函数具有类似于线性函数形式,即正常水深的准线性显函数表达式,并进行误差分析.结果表明,在隧洞底部圆弧段正常水深的最大相对误差小于0.36%,侧边直线段正常水深的最大相对误差小于0.31%,顶弧段正常水深的最大相对误差小于0.39%,说明准线性公式在隧洞有效水深范围内计算的水深准确度较高,可为排灌输水隧洞的断面设计及实现渠道水位控制时确定均匀流水深提供参考.     

基于改进粒子群算法的路径规划

传统粒子群算法存在收敛精度低、搜索停滞等缺点,导致机器人路径规划精度低。为了提高路径规划的精度,对传统的粒子群算法进行改进。首先在算法运行的各阶段对惯性权重因子和加速因子同时使用三角函数的变化方式自适应调整,使算法中的参数在算法运行各阶段的配合达到最佳,提高了算法的搜索能力;其次在算法中引入鸡群算法中的母鸡更新方程和小鸡更新方程对搜索停滞的粒子进行扰动,并在引进的方程中使用全局最优解使扰动后的粒子向全局最优解靠近;最后通过函数优化和路径规划两组对比实验,验证了改进算法在问题优化时具有寻优精度高、鲁棒性好的优点。     

用刚体模型解析就地翻转犁土垡的作用力

为了减轻犁体牵引力及设计犁体,本文设定了土垡刚体模型,用刚体模型对梨的作用力进行了解析,并求出犁体牵引抵抗力和各种作用力作用点的位置,推出犁壁和排土板的作用力Ｎ０和Ｎ１。用数学解析方法求出牵引抵抗力,比较了用刚体模型解析和模型试验求出的牵引力的结果。结果结果表明,就地翻转犁＾［１］的作用力用刚体模型求出的表示是可信和合理的。     

车辆内部声场的贡献度分析

首先由线性波动方程推导出车内声场的边界积分方程，经边界元离散得到已知声场边界的振动速度场，求解其内部声压的线性方程组。进一步提出边界表面上的声压对声场内某点声压的贡献度概念，为降低车内某点处的声压提供对车室壁板进行结构修改的理论依据，最后对这一理论进行了验证。     

基于偏微分方程的离心泵叶片反设计方

为实现离心泵叶片的参数化优化设计,将微分方程分别应用于叶轮的轴面设计及叶片空间曲面的生成,首先用4次Bezier曲线控制叶轮轴面,用偏微分方程方法生成轴面流线及准正交线,其次用偏微分方程的方法来生成离心泵叶片空间曲面,根据叶片型线方程,利用控制叶片安放角的分布规律来控制叶片边界上点的圆周角坐标,从而控制微分方程的边界条件,最后达到控制叶片形状的目的.实现了叶片的参数化设计.采用梯度优化的方法将正问题的计算结果用于反问题中对叶片型线的更新,实现了泵叶片的优化设计.应用实例表明提出的离心泵叶片反设计方法是可行的.     

基于UKF的农用履带机器人滑动参数估计

为了实时获取农用履带机器人运行过程中履带与地面之间的滑动信息,改善机器人控制精度,在对履带机器人运动学原理进行分析的基础上,推导了机器人运动学方程和非线性测量方程,设计了基于无迹卡尔曼滤波的滑动参数估计系统,实时估计出机器人精确姿态,并根据机器人的运动特性重建不可测的滑动量。实验结果表明:滑动参数估计系统可以提供准确和高更新率的滑动量,为农用履带机器人的精确控制提供依据。     

三阶开环控制系统根轨迹图形的研判

利用根轨迹极坐标方程对三阶系统根轨迹进行了研究，得出了三阶系统根轨迹的基本图形为双曲线的结论，并对图形的各种具体情况进行了进一步的讨论。     

小麦秸秆丙酸法脱木质素反应动力学

研究了小麦秸秆丙酸法预处理的反应历程和反应动力学。脱木质素过程分为0~60min的快速脱木质素和60~180min的脱残余木质素2个阶段。通过建立反应动力学方程,获得了丙酸法预处理小麦秸秆的化学反应速率常数和反应级数。温度分别为333、343、353、363K时,速率常数分别为0.0023、0.0028、0.0037、0.005,反应级数为一级。在一定温度和时间条件范围内的动力学研究表明,小麦秸秆的丙酸法预处理的平均反应活化能为26.05kJ/mol,频率因子为26.797L/（mol·min）。