摘要:为了解决非接触式超声电机的近声场驱动问题,提出利用有限差分法求解转子转速的方法。首先，设计出一种新型的非接触式球形转子压电作动器,根据其结构建立数学模型,对定转子之间的挤压膜中气体的控制方程进行简化;然后，利用有限差分法对挤压膜和转子的耦合控制方程进行离散并求解出转子随时间的转速变化曲线和稳定后的压力振型;最后，加工出作动器样机并建立实验系统,得出的实验数据与理论计算数据一致。本研究工作对在非接触式超声电机中如何提高转子转速提供了理论分析的方法和途径。

摘要:节点定位是无线传感器网络的重要应用之一，为了抑制实际应用中各种环境因素对无线传感器节点精度的影响,提出了一种基于误差校正的定位算法。通过基于粒子群优化算法的粒子群优化接收信号强度指示算（particle swarm optimizationreceived signal strength indication，简称PSORSSI算法)将未知节点收到信标节点一定数量的存在偏差的链路质量指示值进行优化,实现对误差的补偿。将链路质量指示值转化为接收信号强度指示值,从而得到距离。实验结果表明,该算法可提高定位精度,具有普遍应用价值。

摘要:针对柔性结构振动测试及控制问题,提出采用机器视觉测量结构振动并进行反馈控制的方法。为保证闭环控制系统的实时性,需要解决视觉图像处理数据量大、处理耗时长的问题。采取运动跟踪方法选择图像感兴趣区域(region of interest,简称ROI)以减少数据处理量,并采用快速中值滤波算法提高图像处理速度。为了提高处理精度、保证处理结果的准确性,试验比较了3种微分边缘检测算子,采用Roberts算子和极值法提取图像中柔性结构末端边缘信息,并利用Hough直线变换方法进行修正。基于末端中心振动的信息反馈进行柔性梁

摘要:针对智能决策技术中的知识获取“瓶颈”,利用粗糙集理论作为知识发现工具，以一个离散符号型数据决策表为研究对象,通过对其进行数据分类得到知识颗粒集合，并挖掘出一组知识规则的数据处理过程,建立了一种基于数据驱动方式的知识获取模型。该模型显示出的知识发现本质，是一个原始知识库中的知识被进行等价类运算处理的结果。一个双跨转子系统碰摩故障响应的快速傅里叶变换谱特征状况表明,获得用数据方式描述的关于旋转机械的原始故障知识资源,必须构造出一个性能优良的决策表数据结构模型，其中包括论域概念的正确界定、故障知识表达模型的属性集构造和原始故障知识资源的离散化映射等。分析得出,应以不同类型的旋转机械机组结构形式为对象,需要在知识发现系统工程的思想指导下解决原始故障知识的数据资源化保护问题。

摘要:采用半理论法,即理论与试验相结合的方法预测主轴系统刀尖点频响函数。首先，介绍半理论法的预测原理；然后，应用半理论法预测主轴系统刀尖点频响函数的流程,包括利用梁理论计算自由自由状态刀具两端的阻抗矩阵、搭建主轴刀柄频响函数测试系统、测试装卡短光滑圆柱的主轴刀柄系统的频响函数、根据半理论法计算刀尖点频响函数和试验验证；最后,以某立式加工中心主轴系统为研究对象,应用该方法对刀尖点频响函数进行预测,并与试验进行对比以证明该方法的有效性。

摘要:针对两相超声电机对模态频率一致性要求高及单相超声电机难于实现双向运动等问题,提出了一种单相驱动双向运动斜动子塔形直线超声电机。动子相对于塔形定子倾斜安装,利用塔形定子的面内对称模态或面内弯曲模态为工作模态,通过切换工作模态改变定子驱动足运动轨迹相对于动子的倾斜方向,实现动子正、反向运动。在分析电机工作原理及设计原则的基础上,推导了电机运行的导轨倾角适用范围,对设计制作的原理样机进行了模态实验和机械特性测试。实验表明,在导轨倾斜角为35°,激励电压为500V,预压为力4.5N的条件下,面内对称振动模态工作时的最大空载速度为79 mm／s,最大输出力为0.5 N;面内弯曲模态工作时的最大空载速度为756 mm/s,最大输出力为0.8N。

摘要:运用张量理论在高维正交空间建立高维矩量基函数,利用其正交性质,将待识别的二维分布动载荷表示为待定系数的高维正交函数级数形式,根据二维结构的动力学方程在时域中建立识别模型,根据结构的稳态响应识别高维正交函数的待定系数,从而识别二维分布动载荷。将识别模型与有限元方法相结合,建立了通用的复杂结构二维分布动载荷识别模型。仿真算例验证了模型的正确性和抗干扰能力。

摘要:以结构共振频率和结构某点的反共振频率为基础,对拓扑优化中的渐进结构优化法应用于结构损伤定位的可行性进行了研究。基于结构共振频率和反共振频率的灵敏度分析,建立了损伤定位的数学模型,提出了利用渐进结构优化法进行损伤定位的策略。针对单一和多处损伤结构,分别给出了损伤定位的数值算例,对不同的损伤结构予以讨论,并准确识别出了损伤位置。结果表明,在已经测得结构损伤前后共振频率和反共振频率的基础上,渐进结构优化法能够在整个结构区域内寻找损伤点,有较好的搜寻效果。

摘要:研究了一种应用连续小波特征和多类球支持向量机进行铣削系统颤振预报的方法,该方法基于连续小波变换提取铣削振动信号的特征,利用多类球支持向量机对正常铣削状态、颤振孕育状态和颤振爆发状态的振动信号进行三分类识别,通过识别颤振孕育状态预测颤振爆发.试验结果表明,在铣削颤振识别与预测中,铣削振动信号的连续小波特征与多类球支持向量机相结合具有良好的识别颤振孕育状态和颤振爆发状态的能力,颤振孕育状态的识别正确率达950％,颤振爆发状态的识别正确率达97.5％。

摘要:为了分析齿轮系统动力学中的全耦合振动,提出采用虚拟样机建模的方法,将柔性转子引入到啮合耦合系统中,考虑齿轮时变啮合刚度、齿侧间隙和轴承间隙的影响,建立齿轮柔性转子轴承系统虚拟样机模型，通过求解模型的动力学方程得到系统的非线性动力学响应。仿真结果表明:考虑柔性转子的耦合系统,啮合冲击峰值下降明显;转子柔性增加,齿轮低频扭转振动出现“拍”现象;高速轻载时啮合振动非线性特性增强;轴承间隙增大使啮合力振动幅值显著增大。

摘要:采用经验模式分解(empirical mode decomposition,简称EMD)和非线性峭度的统计特性对振动加速度传感器获取的齿轮箱振动响应信号进行特性分析。利用EMD分解获得振动响应信号的本征模式函数,用非线性Teager能量算子计算每个本征模式函数的瞬时能量,并对本征模式函数进行系数的非线性峭度计算,提取系统的特征信息。仿真结果表明,用经验模式分解和非线性峭度可实现在线监测齿轮运转工作状态,及时发现齿轮的早期故障,提高了故障检测的可靠性。

摘要:针对基于小波尺度谱的模极大值法提取小波脊线存在受噪声干扰影响大、高频部分频率分辨率低等缺点,提出一种基于最优重分配小波尺度谱的小波脊线提取方法。首先,优化Morlet母小波使其与信号特征成分实现最佳匹配,再对小波尺度谱进行重分配,提高尺度谱的时频聚集性;然后，对重分配尺度谱进行信号奇异值分解降噪,降低噪声干扰影响；最后，利用模极大值法提取出小波脊线,根据小波脊线与频率的关系得到信号的瞬时频率。仿真算例和实际工程应用结果表明,该方法能有效提取出强噪背景下的机械故障特征。

摘要:为了将经验模态分解(empirical mode decomposition, 简称EMD)用于在线信号处理,提出了实时EMD实现方法,即重叠处理均值继承经验模态分解。该方法通过信号分段、重叠处理、均值继承和中点拼接等技术，实现了对在线信号的动态、连续、快速和高精度处理。仿真信号和实际测试信号算例验证了该方法的可行性和有效性。

摘要:由于累积和控制图(cumulative sum,简称CUSUM)算法应用的基本假设是从过程得到的观测值彼此独立,而工业过程通常是自相关过程,数据自相关性会影响CUSUM控制图的性能。针对这一问题,利用数学推理的方法分析了数据自相关性对CUSUM控制图性能的不利影响，正自相关会使CUSUM控制图的平均运行长度变短,可能引起假警报;负自相关会使CUSUM控制图的平均运行长度变长,可能造成故障漏报。在此基础上,提出用残差CUSUM控制图来检测自相关过程中的故障，运用时间序列模型的残差检测自相关过程中的故障,消除数据自相关性对控制图性能的不利影响。结果表明,该方法具有较好的鲁棒性和较高的准确率。

摘要:为了提高车用燃料电池系统的安全可靠性和可维护性,考虑到其大量完整的故障样本难以获取,提出了一种基于二叉树多分类器的支持向量机故障诊断方法。首先,以自主研发的60kW车用燃料电池系统为研究对象，分析了其故障机理和特征；然后,融合15种故障征兆参数并进行归一化预处理作为支持向量机的输入,以14种典型故障作为输出,选取径向基核函数并利用粒子群优化算法对支持向量机的惩罚参数和核函数参数进行优化,利用310组样本数据对其进行训练,通过90组测试样本测试实现了其典型故障的识别；最后,将支持向量机和神经网络分别在不同训练样本数下的故障诊断性能进行了对比。仿真结果表明,支持向量机具有较好的故障正判率和泛化能力,可有效用于车用燃料电池系统的多故障诊断。

摘要:考虑随机因素的影响,确定汽轮机叶片固有振动静、动频率的统计特性,建立叶片避开共振时的功能函数。以汽轮机扭叶片为研究对象,在考虑几何因素、安装因素、材料因素和转速随机性的同时,将确定性有限元法、响应面方法和MonteCarlo模拟法相结合对叶片进行振动可靠性分析。在对扭叶片复杂叶型进行有限元参数化建模和试验设计基础上,分别采用多项式响应面法和神经网络响应面法构建了扭叶片静、动频率与随机变量之间的近似关系式,并代替有限元模型,同时结合MonteCarlo模拟技术得到静频、动频的统计特性和累积分布函数。针对叶片危险振型,在合理确定功能函数的基础上对其进行了振动可靠性分析,并以Latin Hypercube样本MonteCarlo模拟法计算结果作为相对精确解,对两种不同响应面法进行了对比。

摘要:提出一种基于非线性自回归时间序列模型(gereral expression for linear and nonlinear auto regressive model,简称GNAR模型)的机械系统状态识别与故障诊断方法。利用采集系统工作过程中的特征信号建立GNAR模型;用主成分分析策略生成模型特征量,对训练样本的特征量进行识别和分类,得到各种参考模式;将几何距离判别函数作为状态分类的原则,根据待判系统特征量与各类参考模式Euclide距离进行状态识别和故障判别。对车床颤振试验数据及高速离心空气压缩机故障数据的分析表明,该方法快捷、高效,诊断成功率较好,具有良好的工程应用前景。

摘要:为了利用非线性超声检测AZ31镁合金的早期疲劳损伤,通过现有的本构关系建立了非线性超声检测有限元模型,计算了材料疲劳引起的内部微缺陷长度、数量和宽度变化对非线性超声系数的影响。计算结果表明，材料疲劳产生的微缺陷是产生二次谐波的原因,有限元方法可以有效模拟镁合金材料的超声非线性效应。进行了两个镁合金疲劳试件的非线性超声在线检测试验，研究发现,在镁合金疲劳早期,超声非线性系数随疲劳加载周数单调增加,但在疲劳后期出现了超声非线性系数减小的现象。试验结果表明，超声非线性系数对疲劳早期损伤非常敏感,可以用来表征材料的早期疲劳损伤程度,有限元计算结果与试验结果相吻合。

摘要:利用计算机对齿轮传动系统进行动态仿真,建立了考虑轮齿啮合摩擦力的直齿圆柱齿轮转子轴承系统的动力学模型,根据不同接触位置上扭转啮合刚度的值,通过采用Matlab数值计算方法求解系统的时变非线性微分方程,模拟在扭转激励下,有剥落缺陷系统的动态响应,通过比较得到其与无缺陷系统响应的不同。仿真计算结果表明,该模拟方法能对齿轮传动系统的动力学性能做出较为全面的预测,为齿轮故障诊断提供参考。

摘要:提出基于知识的结构健康管理系统,采用无线传感器网络对大型飞机结构应变信息进行数据采集,通过对结构应变场的监测与诊断实现对典型飞机结构的健康管理。通过健康管理系统领域知识的本体建模,实现健康管理领域知识的共享和重用,建立健康管理领域知识相关推理规则,通过推理机实现对健康管理领域任务的推理,依据推理结果,组成具备相关功能的健康管理系统主体,通过多主体协作,实现健康管理任务。针对典型飞机平板结构,施加点载荷模拟损伤,采用无线传感器网络采集应变信息,提出通过结构健康管理主体投票实现数据融合和基于主体的诊断,提高了对结构损伤模式的诊断准确性与可靠性。

摘要:提出了基于差分进化算法的改进匹配追踪方法,对超声导波无损检测信号进行处理。选取与超声导波回波信号时频特性相近的高斯调制余弦信号作为匹配原子,利用差分进化算法提高全局参数寻优的计算效率,通过叠加每个匹配原子分量的WignerVille分布得到无交叉干扰项的时频分布。实验检测信号处理结果表明,该方法极大提高了参数搜索效率,通过时频分布特征对比可以有效地从回波信号中实现缺陷辨识。

摘要:通过采集数控工作台振动加速度信号,对其进行奇异值分解,得到奇异谱和奇异熵。通过主分量、奇异谱和奇异熵等特征量揭示数控工作台动态特征和规律性。奇异值分解结果表明,可以用前一、两个主分量的特征来研究整个时间序列的信号特征以简化特征提取。用奇异谱陡峭程度辨别信号的复杂程度,发现驱动轴方向信号最简单,铅垂方向信号最复杂。用奇异熵值研究信号的不确定性发现:数控工作台信号既不是简单信号也不是白噪声;驱动轴方向熵值低;熵值随移动速度增加有所增加;共振或爬行等典型状态熵值明显减少。

摘要:研究了拉索振动的轴向被动控制。在拉索端部沿轴向设置弹性约束,通过影响索端支座的移动改变拉索的振动特性,从而达到减振效果。考虑垂度、几何非线性及抗弯刚度的影响,通过DAlembert原理建立拉索约束系统平面内横向振动方程,通过Galerkin方法将偏微分方程转化为常微分方程,应用龙格库塔数值积分法求解方程。仿真分析验证了该振动控制具有明显的减振效果,并给出了计算最优阻尼参数的近似解析式。

摘要:由于空气阻尼悬置为汽车动力总成等系统的隔振元件,其性能与成本介于橡胶悬置与液阻悬置之间，以一典型空气悬置为研究对象,建立了动力学特性仿真分析的集总参数非线性模型。对其动特性进行了数值仿真,并与实验值进行了对比分析,结果证明了所建立模型的正确性。对影响空气悬置动特性的各因素进行了趋势研究,揭示了节流孔直径、节流孔长度、初始体积、激励振幅与绝热指数等因素对空气悬置特征参数的影响规律,其中减小节流孔直径可显著提高空气悬置阻尼。此研究的建模与仿真方法有助于空气悬置产品的设计与开发。

摘要:为了有效进行故障诊断,利用容量维数作为工具,计算了实数信号三谱对角切片、复数信号两种不同定义形式的2[SX(]1[]2[SX)]维谱的容量维数。2[SX(]1[]2[SX)]维谱具有16种不同的定义形式,按照定义形式的不同,其中的两种分别包含参加耦合的信号信息和耦合后的信号信息。这种不同的耦合性质使得它们的形状体现出不同的自相似性。利用采集的减压阀振动的正常信号和故障信号,首先得出不同的2[SX(]1[]2[SX)]谱,然后进行容量维的计算,并根据计算结果进行故障诊断,得出了所研究的两种定义形式的2[SX(]1[]2[SX)]维谱其自相似性与实数信号三谱对角切片相比,在故障诊断中更为有效的结论

摘要:含故障齿轮非线性系统的全局性态分析是对齿轮正确故障诊断的状态依据,运用能够反映非线性系统复杂全局性态的简单胞映射方法,把故障齿轮非线性系统所处的状态空间转化为胞空间,对齿轮非线性系统在不同程度磨损故障状态下的动力系统的全局特性进行了分析,通过对比不同程度故障下系统的吸引域及其吸引胞,得到磨损故障齿轮非线性系统全局特性的变化规律,为齿轮非线性系统的故障诊断提供了另一种研究思路和方法。

摘要:以国产某小客车白车身为研究对象,利用HyperWorks软件,建立了以壳单元为主的白车身有限元模型,分析了影响白车身模态的主要因素。针对白车身的前8阶模态,将分析结果与模态试验进行了对比,结果误差可控制在10％以内。这为白车身的动力学响应分析提供了重要的模态参数,并为白车身结构的改进设计提供了理论基础。

摘要:设计开发了变频涡旋压缩机振动测试系统,该系统在LabVIEW软件平台上对变频涡旋压缩机振动信号进行采集和分析,可以实现涡旋压缩机变频控制、振动信号采集、数据读写和振动信号分析等功能。利用倒频谱法和互相关函数理论进行了振动信号实时分析和故障诊断,确定了振源,并提出相应减振措施，为涡旋流体机械的故障诊断及性能提高提供了方法和依据。

摘要:为了保证轧机正常工作,应考虑其在动载荷下的受力情况和动态特性。对连轧管机机架结构进行有限元分析,以确定该结构可能产生的应力集中区域。通过动态分析确定结构的各阶主振型及其参数,以此作为结构疲劳分析和保证使用寿命的基础。最后进行动态设计,使得到高效率、高速度和低噪声的连轧管机产品成为可能。