摘要:工程实际常用的快速傅里叶变换、短时傅里叶变换、小波变换、第二代小波变换和多小波变换等先进信号处理方法,为关键设备运行监测与故障诊断奠定了基础。为深刻认识其共性问题,对机械故障诊断信号处理方法物理本质与关键技术等基础问题进行研究。指出它们的变换原理都是内积变换,探求信号中包含与“基函数”最相似或最相关的分量,关键在于构造和选择动态信号中与故障特征波形相匹配的基函数,实现科学、正确的状态监测与故 障诊断。通过仿真试验和工程案例,对机械故障诊断的内积变换原理进行验证, 证明该原理的正确性和可靠性。同时,根据试验现象得出若干基函数性质对内积变换的影响 规律,补充和完善了机械故障诊断内积变换原理。

摘要:研究了基于趋近律的离散滑模控制在智能柔性悬臂梁振动控制中的应用。以压电陶瓷为作 动器,电阻应变片为传感器,采用有限元方法和模态截断技术建立结构动力学模型。由于柔性 结构系统受到不确定外部扰动和量测噪声的影响以及参数的不确定性,滑模变结构控制可以实现滑动模态与系统的外干扰和参数摄动无关,即滑动模态的不变性。结构振动控制 在系统状态由于外部干扰的影响偏离平衡状态,在控制器作用下能使系统趋于零状态。采用趋近律离散滑模控制方法设计状态调节器。由于状态量不能直接测量,故利用离散卡尔曼滤波技术构造状态估计器。采用试验模态测试方法得到结构的前4阶固有频率和阻尼比, 与有限元方法的结果比较,说明该模型的正确性。使用dSPACE实时仿真系统和MATLAB／Simulink搭建控制系统，进行了振动主动控制试验。试验结果表明, 所设计的控制器能有效抑制结构的振动响应。

摘要:针对现有希尔伯特黄变换(HHT)方法在进行特征提取时，估算部分多频固有模式函数(IMF) 瞬时频率不准确的问题,提出了一种基于带通滤波的希尔伯特黄变换算法(BF-HHT)。该算法首先确定信号主要能量所在频率;然后以这组主要能量所在频率为中心频率设计一组带通滤波器,对原信号进行滤波;最后用HHT方法提取信号的时频特征。转子试验台和实际机组的径向碰摩故障信号的试验与分析结果表明,BF-HHT算法不仅能准确提取到转子径向碰摩故障信号中出现的频率成分,而且能对故障特征频率出现或消失的时刻精确定位,其特征提取效果明显优于HHT方法。

摘要:针对利用分类器对建筑结构进行损伤识别的问题,引入一种新的组合分类器算法——随机森林,提出基于小波包分解和随机森林的结构损伤识别方法。首先，采用小波包对结构在不同损伤程度和位置上的振动加速度信号进行分解,得到各个频带上的总能量；然后，利用各频 带上能 量值存在着差异性作为输入到分类器的特征向量；最后，训练随机森林模型并对建筑结构的 损伤位 置和损伤程度进行识别。应用该方法对一座8层剪切型钢框架结构进行损伤判别,并与 BP神经网络和支持向量机方法进行对比，结果表明该方法具有较好的识别精度与稳定性。

摘要:为了有效提取滚动轴承早期损伤时微弱的故障特征,提出盲反卷积和改进谱减法(SSM)的振动信号分析方法。建立了滚动轴承振动信号卷积分析模型,阐述了冲击传递过程,根据无量纲特征构造了优化盲反卷积滤波器以检测振动信号中的 微 弱冲击成分。引入高效信号消噪方法——SSM消除盲反卷积后的背景噪声以增强故障特征。由于工程中轴承噪声频带较宽且幅值相差较大，易引起附加噪声分量，在经典SSM基础上，根据滚动轴承振动信号损伤信息存在于低频和高频调制区的特点,通过噪声能量和畸变量指标优化调整参数进行频域谱减。测试信号处理显示了改进SSM的优越性。最后将盲反卷积和改进SSM用于轴承诊断，结果表明该方法能提取滚动轴承早期损伤的冲击特征

摘要:针对某型双转子航空发动机拍振振动值摆动的问题,推导了拍振形成的条件。结合该型发动机的结构特点,对不同测点的振动信号进行了分析,确定了拍振产生的原因和振 源位置。在此基础上,对低压转子振动、高压转子振动及附件传动轴的振动3个信号的合成规 律进行了仿真计算,提出了该型航空发动机振动值摆动故障的排除方法。结果表明,该型 发动机产生振动值摆动的根本原因是低压转子振动与附件传动轴的振动频率接近,形成了拍振。降低振动值摆动的有效方法是降低低压转子和附件传动轴的振动量。

摘要:采用压电陶瓷设计了一种适用于高压输电线结构健康监测的传感器,分析了该传感器在输电线表面激励弹性波,得到了弹性波在输电线中的传播特性。利用Gabor小波变换计算传感 信号到达时间的原理,试验得到了弹性波在输电线中传播的群速度频散曲线。结果表明，在低频段(低于30kHz)时,弹性波在输电线中的传播模态比较简单,适合用于结构健康监测 。通过弹性波在输电线中的衰减试验,得到了信号峰值随传播距离的衰减曲线以及激励信号频率与信号峰值之间的关系曲线，得到弹性波在输电线中按照指数规律衰减。

摘要:针对直线超声电机机械特性测试问题,建立了基于虚拟仪器的直线超声电机机械特性测试系统。设计了力与速度测试系统,为测试的直线电机提供加载,配置的压力传感器与 直线型光电编码器分别用于电机输出力与速度的测量,利用虚拟仪器技术搭建了测试硬件平台。利用虚拟仪器编程语言LabVIEW对各个模块进行软件设计,以实现各自的功能。利用该系统对杆式直线超声电机和双变幅杆V形直线超声电机的机械特性进行了测试,测试结果证实该测试系统的可行性，为直线超声电机机械特性测试提供了所必需的条件。

摘要:为了识别磁流变阻尼器(MRD)Bouc-Wen模型中的未知参数,提高半主动控制中的参数通用性,提出一种逐渐缩小参数取值范围的遗传算法(GA)提高识别精度,并根据参数随电流的变化趋势对其函数关系进行拟合。对MRD Bouc-Wen模型进行了数值仿真设计。除试验数据外，在无其他先验知识的条件下利用遗传算法进行了参数识别，并在建立62个自由度铁道车辆整车模型的基础上进行了悬挂半主动控制系统数值仿真分析,用于验证识别出的Bouc-Wen模型。仿真结果表明,利用遗传算法识别的MRD Bouc-Wen模型进行半主动控制可以有效降低车体横向加速度, 提高车辆运行平稳性能。

摘要:针对平稳自回归模型无法准确描述滚动轴承振动信号的非平稳性,提出一种结合小波包分解与自回归模型的故障特征提取方法,以提取能准确反映轴承运行状态的特征向量。首先,通过小波包变换对滚动轴承运行时产生的非平稳振动信号进行分解,得到一系列刻画原始信号特征的系数;然后，利用自相关算法对各系数建立自回归模型,并将自回归模型 的参数作为特征向量;最后,采用支持向量机分类器对提取的特征向量进行故障分类,从而实 现滚动轴承的智能故障诊断。仿真结果表明该方法的有效性。

摘要:针对大型机械结构动态优化设计维数高，同时涉及外形尺寸和截面尺寸两类变量，采用整体优化策略,存在收敛困难的问题，提出了采用分层优化结合子结构方法的机械结 构动态优化策略。以有限元方法为基础,将外形尺寸和截面尺寸分离到两个相对独立的设计 空 间,从而将整体优化问题分解为整体层优化和局部层优化两个子优化问题。在整体层以整体结构动态特性最优为目标,完成对外形尺寸的优化;在局部层以子结构动态特性最优为目标, 完成对截面尺寸的优化;两层优化交替进行直至问题最后收敛。某型大跨自动扶梯金属结构 的动态优化工程实例表明,该方法优化效果良好且优化效率高。

摘要:破坏性试验在实际的桥梁上针对结构损伤的识别和定位研究难以进行,且基于数值模拟的研究又存在较大的局限性,所以模 型试验方法在桥梁结构的损伤识别研究中尤为重要。参考润扬大桥,面向损伤识别设计制作了悬索桥试验模型。对该试验模型进行了动态测试,并对Morlet小波变换方法进行模态参数 识别的适用性和有效性进行了研究,提出了小波理论识别模态参数的改进方法,将其应用到模 型试验中。试验表明，该方法具有使用方便和识别准确的优点。

摘要:水力机械旋转部件质量偏心引起机组异常振动,工程上一般采用动平衡配重的方 法解决质量偏心问题。在考虑支撑效应、陀螺效应和轴承油膜动力作用的基础上,采用有限元建模和数值模拟,分析部件在质量微小偏心作用下的动力学特征,将传统处理工艺与数值方法相结合,提出了解决大型转子制造质量偏心的数值校正方法,即微孔调平法 。该方法通过精细数值模拟跟踪轴系的摆度和振动的变化,确定附加配重的大小和最佳位置, 并在配重对称位置区域在不影响结构工作和电磁效应的前提下采用微孔工艺减重,消除转子质量偏心。工程实践表明,该方法能很好地解决大型转子制造产生的质量偏心问题,在制造过程中可完全消除制造质量偏心引起的异常振动。

摘要:为有效对内燃机运行状态进行评估,根据内燃机振动信号特征和故障样本较少的特点,提出了基于主分量分析和支持向量机进行内燃机状态判别的故障诊断方法。提取内燃机振动特征参数,利用主分量分析消除其信息冗余,提取反映内燃机运行状态的主分量特征 ,实现内燃机振动特征参数降维。通过选择适合内燃机振动信号的径向基核函数,构造 一对多的支持向量机多类分类器,对主分量特征进行训练学习,实现内燃机运行状态判别。通过对模拟内燃机不同运行状态的试验分析，结果表明该方法可以有效识别内燃机不同的运行状态。

摘要:为了解决传统小波或小波包变换方法对结构损伤振动信号频率分辨率不高、易受邻近谐波交叠影响的问题,提出了一种基于聚类经验模式分解(EEMD)和小波包变换(WPT)的结构损 伤特征提取方法。首先对原始信号进行EEMD分解,提取包含结构损伤信息的固有模式分量( IMF)，再对其进行正交小波包分解,并计算小波包相对能量分布。该方法用于美国土木工程师学会(ASCE)提出的钢结构框架的损伤特征提取，结果表明：EEMD方法具有白噪声的剔除特性,可避免模式混叠的发生；不同检测节点处不同损伤工况的IMF小波包相对能量分布有 显著的差异,可以作为一种理想指标表征结构损伤特征。

摘要:为了寻找到优化域内的全局最优解,获得更准确的结构有限元模型,提出将多岛遗传算法(MIGA)应用到模型修正中,以响应面替代模型简化有限元计算分析,以有限元理论分析模态与结构实测模态残差为目标优化函数。在参数灵敏度分析的基础上,建立桥梁结构动力响应、单元弹性模量、密度以及截面面积的优化数学模型,采用MIGA作为优化策略,对桥梁结构进行了动力测试和模型修正。结果表明,模型修正效果良好,可真实反映结构的动力学特性,证明了该方法的有效性和可行性。

摘要:为满足结构在线健康监测大量数据快速计算的要求,以测试的应变信号为基础,探究结构在不同输入下的损伤识别方法。该方法在传统的以曲率模态为基础的能量 损伤指标理论上,提出基于应变能量分布变化的损伤指标法(DIM)，通过损伤前后结 构的响应求出结构各单元的相对应变比能,获得各单元的DIM,进而根据其峰值位置和大小判别结 构损伤位置与损伤度。采用该方法对一大跨斜拉桥进行数值分析,结果表明，该方法能够准确地识别出结构的损伤位置,且对结构在损伤前后受不同激励作用的情况均有效,抗噪声污染能 力较强。

摘要:为了实现废气再循环(EGR)阀电路控制性能能够满足车载诊断系统(OBD)的排放要求,应用主元分析(PCA)和回声状态网络(ESN)的融合理论,提出了柴油机EGR阀控制电路故障在线诊断策略。利用PSpice 软件对EGR阀电路故障仿真的采样值作为PCA输入值,电路各元器件故障代码作为ESN输出值,进行了柴油机EGR阀电路故障的在线训练与诊断。基于PCA-ESN融合诊断策略,进行了EGR阀电路故障在线诊断试验。结果表明：故障诊断的正确率为94.3％;误判率为0.58％；拒绝率为0.15％。该诊断策略能够快速实现故障诊断及定位,确保了柴油机EGR阀在各种工况下快速、准确和可靠开启。

摘要:首先，根据斜拉桥的结构特点,将主梁等效为弹性地基梁,由此可推知结构损伤而导致的内力重分布只影响损伤部位附近单元,以此作为结构 损伤位置的初步判断的依据；然后，由于内力重分布程度与结构损伤前的初始位移成线性关系,可知汽车荷载作用下的索力变化对损伤更为敏感。根据基准有限元模型,采用优化算法,以损伤单元的损伤程度为设计变量,以实测索力变化和理论索力变化之差为目标函数,对有限元模 型进行修正,进而实现结构损伤程度的识别；最后,以苏通长江大桥为例,对4种损伤工况进行了分析识别。计算结果表明,根据同一汽车荷载作用下的索力变化,可以有效地识别主梁单元 的损伤位置和程度。

摘要:为了解决大型流程工业系统状态监测故障诊断系统的传感器优化配置问题,基于多级流模型( MFM)的传感器优化配置,在多级流模型分析的基础上，提出了一种改进的失效模式与影响分 析(FMEA) 方法。以故障可检测性及可分辨性作为约束函数,利 用测点故障敏感度、传感器可靠性及成本系数构造了一种新的复合优化目标函数,建立传 感器优化配置模型并给出了优化算法，最后给出了电站除氧器实例。分析结果表明该方法的 可行性和有效性。

摘要:针对实际桥梁健康监测系统的数据异常识别和诊断问题,提出了一种异常数据特 征库的构建方法。首先,对监测数据进行去噪处理,选取统计信号的时域、频域以及AR模型系 数特征；然后,利用核主元分析的方法进行特征提取,建立包括传感器短路、拍波和船撞等异 常数据的特征库；最后,通过BP神经网络方法识别桥梁监测系统的异常状态,以验证特征库构建的有效性。江阴长江大桥主梁振动监测数据的分析表明,桥梁异常数据特征库构建方法能够用于诊断桥梁振动。

摘要:针对目前国内桩基和锚杆质量检测仪的不足,采用CPLD+DSP+ARM硬件平台,对声频应力波信号进行24位／1M的浮点采集,应用小波变换和Hilbert变换对声频应力波信号实时 处理,提取声频应力波的瞬时信息,实现快速、准确的无损检测,提高了现场测量的准确性和 效率。通过高速公路上的锚杆质量检测,验证了该仪器性能。

摘要:针对机械结构安全运行的需要,进行机械结构液体层厚度超声谐振测量方法研究。基于垂直入射纵波在三层介质中传播的连续模型,通过对不同厚度液体层超声反射系数分析, 提出一种基于超声反射系数谐振频率的液体层厚度测量方法。在对超声谐振测量系统进 行标 定的基础上,进行机械结构液体层厚度超声谐振测量试验研究，同时研究了3层介质的声学特性对液体层超声反射系数及厚度测量的影响。结果表明,液体层反射系数的谐振频率能够 表征其厚度。在对测量系统进行标定的基础上,测量误差基本保持在5％以内。液体层两侧介质材料的变化对液体层的测量基本没有影响,但液体层介质材料的变化将对测量系统产生影 响,需要重新对测量系统进行标定。

摘要:时频谱重分配能有效提高时频谱的时频聚集性,减少干扰项。当振动信号中存在着能量较大噪声时,重分配时频谱会受到噪声干扰影响,降低时频分布的可 读性。将重分配魏格纳时频谱(RWVDS)和奇异值分解(SVD)结合形成一种新的机械故 障诊断方法。利用重分配算法对魏格纳时频谱进行重分配,提高魏格纳时频谱的时频聚 集性,再对重分配时频谱进行SVD降噪，降低了噪声干扰影响,提高其时频分布的可读性。该 方法对仿真信号、滚动轴承及齿轮箱故障信号进行了分析,并与其他几种方法作了比较。结果表明，该方法时频聚集性好,抗噪能力强,能有效识别强噪声背景下的机械故障特征 。

摘要:将人工免疫算法用于盲源分离算法,阐述了盲源分离过程,提出了免疫优化盲源分离算法(AIS-ICA算法)，针对4组特定信号的混合与分离进行了仿真试验。仿真试验结果表明，该算法具有收敛速度快、分离精度高和稳定性好等优点。将该算法用于齿轮箱振动信号的盲源分离及其故障诊断,增强了振动信号所携带的故障信息，结果表明该算法用于齿轮箱振动信号分离可增强故障信息,降低齿轮箱故障诊断难度。

摘要:为了准确识别索参数,提出了采用有限单元法和系统参数识别技术相结合进行索参数识别的方法。考虑索的垂度、抗弯刚度、弹性嵌固和弹性支承等因素建立有限单元模型,采用反映出索非线性振动特性的 轴力的梁单元模拟索。利用索特征值关于模型参数的灵敏度矩阵，建立了参数识别的理论／试 验频率差与模型参数之间的关系式。该方法基于实测频率，通过迭代可以同时识别拉索索力和抗弯刚度。数值算例和试验验证了该方法的准确性和实用性。

摘要:为提高斜拉桥健康监测动态信号的降噪效果,针对传统小波相关降噪算法的缺陷,提出一种改进小波相关降噪算法。该算法将各层小波系数的主要能量周期作为相关检测邻域范围 ,并根据斜拉桥动态响应信号特征设置降噪阈值,最后采用一种全新的信号重构算法,得到降 噪后的信号。将该算法与传统小波相关降噪和小波默认阈值降噪算法进行仿真试验比较,结 果表明,改进小波相关降噪算法具有较好的降噪效果,能够应用于斜拉桥健康监测动态响应信号的降噪处理。

摘要:为了实现转子失稳振动的主动控制,建立了基于主动弹支干摩擦阻尼器(ESDFD)的锁相延 迟反馈控制法控制转子失稳振动的理论模型 和消除转子失稳振动的在线实现方法。理论分析了弹支干摩擦阻尼器提高转子失稳门槛 转速，模拟了转子的失稳振动,并对基于锁相延迟反馈控制的在线控制转子失稳振动的效果 进行了试验验证。试验结果表明,主动弹支干摩擦阻尼器能够有效地控制转子失稳振动,为转 子失稳振动控制提供了一种新途径。

摘要:海洋平台结构在环境因素下可能出现局部破损,提出一种快速诊断结构损伤的损伤探测方法,而遗传算法因其方法简单及较强的鲁棒性成为近年来发展较快的一种全局优化方法。以海洋平台实测的固有频率和振型为诊断依据,将海洋结构的损伤诊断归结为优化问题,采用遗传算法进行优化搜索。考虑到平台结构刚度的方向性, 针对测量噪声和海洋平台模态的特点,提出了一种修正的目标函数作为遗传算法进行损伤诊断的适应度函数。数值模拟和物理模型试验结果表明,该方法能够准确地诊断出导管架海 洋平台结构的损伤,改进了进化搜索的鲁棒性,提高了海洋平台结构损伤诊断的可靠性。

摘要:利用经验模态分解滤波器组特性可调整性,结合短时傅里叶变换(STFT)技术识别轴承异音。在研究高斯随机噪声经验模态分解(EMD)的基础上,运用数值方法证实EMD滤波器组特性随判别参数SD改变, 指出类似于二进制小波滤波器组特性只是一种特殊条件下的分解现象。根据轴承振动加速度的广谱性质,利用参数SD对EMD滤波器组特性可调性,对滚动轴承振动加速度信号按异音测量要求进行EMD自动频段分解。对前3阶本征模态进行STFT变换,用三维图刻画轴承振动的幅值大小、频率大小、周期和随机分布冲击特性,设定阈值,在时频域上刻画轴承的异音。该方法揭示了轴承异音分布模式,能通过异音识别控制轴承加工质量。