摘要:分析了旋转机械状态监测与故障诊断研究的重要意义。提出了一种由状态监测与故障诊断理论和方法、状态监测与故障诊断关键技术、状态监测与故障诊断系统、状态监测与故障诊断工程应用四个方面相互支撑的旋转机械状态监测与诊断研究的体系架构，给出了一个超超临界汽轮发电机组状态监测与故障诊断系统研究的实例。分别综述了大型旋转机械状态监测与故障诊断的理论和方法、关键技术、应用系统研究及其工程应用的进展，提出了对于旋转机械状态监测与诊断研究的思考与建议。

摘要:针对采用各向同性材料为基板的仿生鱼尾刚度大、变形小的情况,研究基板材料弹性模量对于柔性复合型仿生鱼尾振动行为的影响。首先,通过使用粗压电纤维复合材料(macro fiber composite,简称MFC)作为驱动器，设计了一种柔性仿生鱼尾结构,运用COMSOL Multiphysics有限元软件模拟了具有相同泊松比和密度的基体材料在不同弹性模量下的鱼尾振动情况,得出鱼尾摆动位移与弹性模量间的极值关系;然后,对比此种弹性模量下各向同性材料与各向异性材料,得到各向异性材料适合作为基体材料的结论;最后,根据仿真结果制备出各向异性基体材料，与 MFC相结合得到柔性鱼尾,再对其进行振动性能测试实验。实验结果验证了数学模型的合理性及设计的可行性。

摘要:为了检测机床主轴系统在使用过程中状态的变化，提出了一种基于复杂度指标的劣化分析方法。以某磨床空转运行时工件主轴系统产生的振动信号为分析对象,采用复杂度指标对磨床在数月使用过程中工件主轴的状态进行判断。分析结果表明,随着使用时间的增加,工件主轴系统产生的振动信号的复杂度增加，为了验证复杂度指标在劣化分析中的有效性,采用复杂度指标对美国凯斯西储大学公布的劣化轴承数据进行分析,结果表明,该方法在劣化分析中是可行的。

摘要:基于时域法(time domain method,简称TDM)识别移动荷载理论,通过引入正则化矩阵,提出采用截断广义奇异值分解法(truncated generalized singular value decomposition,简称TGSVD)识别桥梁移动荷载。比较不同正则化矩阵对 TGSVD识别结果影响,并与TDM识别结果进行比较,两轴移动荷载识别结果表明,正则化矩阵选取对TGSVD识别精度、鲁棒性等影响较大。当正则化矩阵选取适当,TGSVD采用弯矩和加速度响应均具有较高识别精度且识别结果受噪声干扰小。在测点类型单一或测点数量较小时优势更为突出,适宜于现场移动荷载识别，具有较强的工程应用价值。

摘要:推导出基于位移和位移-速度输入模型的多点反应谱。阐述了基于位移输入模型所导出反应谱的缺陷及其逻辑必然性,说明了基于加速度模型导出的多点反应谱计算结果有效的偶然性、必然性及其适用范围,并给出数值算例予以验证。分析表明:基于位移-速度导出的多点反应谱理论严格;基于位移输入模型导出的多点反应谱会导致底部单元内力不收敛,计算结果不合理;基于加速度输人模型导出的多点反应谱结果虽然有效,但适用于经典阻尼体系，在推导过程中的忽略项在理论上具有误差相互抵消的特点。

摘要:在轨运行的大型航天器都含有太阳翼等帆板式展开机构，这种机构发射时处于折叠状态，在轨时处于展开结构状态。帆板之间的铰链间隙对于航天器系统的在轨动力学行为会产生很大影响。利用Adams多体动力学分析软件构造了由卫星本体、帆板式展开机构、间隙铰链和柔性帆板组成的多间隙帆板式展开动力学模型,数值分析了在多间隙作用下展开过程的系统动力学特性,比较了不同间隙数目对系统动力学特性的影响。通过分析展开过程中铰链轴与孔体的接触碰撞力,发现间隙的增多会使轴孔碰撞更加强烈，次数更加频繁。通过分析帆板展开过程中的角加速度变化情况,得到了间隙铰碰撞对展开机构运行稳定性的影响。

摘要:由于经验模式分解(empirical mode decomposition,简称EMD)将非线性非平稳信号分解成为一系列线性、平稳的本征模函数(intrinsicmode function,简称IMF)信号,针对单通道大跨径桥梁挠度信号分离问题，结合盲源分离和经验模式分解各自优点,提出基于经验模式分解的盲源分离方法。利用奇异值分解(singular value decom- position,简称 SVD)估计信号源数目,根据源信号数目将单通道挠度信号和其本征模函数重组为多通道输入信号，应用独立分量分析(independent component analysis,简称ICA)理论中的快速独立分量分析(fast independent com- ponent analysis,简称FastICA)算法对输入信号进行分解，实现桥梁挠度信号各分量的分离。仿真研究表明,该方法能较好地解决ICA模型源数估计和单通道挠度信号盲源分离难题。

摘要:为了预测和优化重型商用车V型推力杆的纵向刚度,通过橡胶试样单轴拉压试验建立V型推力杆中橡胶材料的超弹性本构模型,采用Abaqus软件对V型推力杆的工作过程进行有限元动态模拟。利用Abaqus 软件的后处理模块预测V型推力杆的纵向刚度,并根据橡胶层的应变云图分析V型推力杆的纵向刚度与球铰结构之间的关系。分析结果表明,增大球铰塑料层的宽度可提高V型推力杆的纵向刚度,原因是这种结构改变了球铰橡胶层的体积及硫化面积,并阻碍橡胶层向两侧端盖的延展。对原结构及优化方案的样件进行台架试验。试验结果表明,提出的预测及优化方法是有效的,可缩短V型推力杆的开发周期,显著提高V型推力杆的纵向刚度。

摘要:在基于正交小波级数分解法的分布动载荷识别过程中,由于小波级数阶次的不适当选择，造成载荷识别的不准确或计算量庞大。通过矩阵的谱分解,根据Parseval定理,信号在时域中的总能量和频域中的总能量是相等的,给出了随着阶次的增加而趋于收敛的小波级数系数幅值的包络线,将没有确定解析规律的小波级数系数解析化,得到确定的小波级数阶次与载荷识别相对误差的函数关系。根据实际工程需求的识别误差等级来选取小波级数的阶次,给出了待识别动载荷级数分解时选择阶次的理论依据。计算机仿真分别采用单频、多频、实际载荷信号,试验系统采用冲击载荷加载，验证了该定阶方法的正确性和有效性,结果表明定阶理论适用于不同载荷类型。

摘要:基于传递函数可以反映结构输入输出相互关系(结构特性)的思想,提出了一种基于具有额外输入的自回归模型(autoregressive model with exogenous input,简称ARX模型)建立伪传递函数的损伤定位方法。首先，根据各自由度之间的关联性对其进行分组，选取其中一个自由度的响应作为参考通道即系统输出,将与其相关联的其他自由度响应信号作为系统输入,利用ARX模型，建立各分组在结构完好工况下的伪传递函数,将其作为基准伪传递函数;然后,利用基准伪传递函数对待识别工况的响应进行预测，计算其拟合度;最后,通过定义待识别工况与完好工况之间拟合度的差异作为损伤指标,对结构损伤进行识别。通过广州塔缩减模型算例分析表明,该方法在有噪声的情况下,可以很好地发现损伤并对结构损伤位置和损伤程度进行识别。

摘要:针对地下矿井的特殊工况,对滑动式履带行走系统的运行行为进行研究。以连续采煤机为研究对象，分析其滑动式履带与地面的交互作用以及履带系统内部各部件接触特性，建立滑动式履带系统多体交互力学模型，模拟煤岩黏土路面和导轨摩擦滑动运行状态,得到不同张紧位移下的牵引力、支持力等履带系统运行参数，并对其特征数据进行提取与折算,间接获得整机的行走总功率。在此基础上,对连续采煤机进行了井下实地试验，获取了实际运行状态下的功率时程曲线。研究结果表明,仿真折算功率在试验结果的实测功率数量级的许可范围内。该研究为履带系统结构优化和功率匹配提供了可靠的依据和有效的路径。

摘要:为了提高实际工程中转子系统某一局部结构的动力特性和计算效率,便于局部振动分析并简化系统建模，提出了一种局部约束参数识别方法。考虑系统各部件间的耦合效应,对转子系统的轴和盘片结构进行分解，建立子系统与主系统。通过动力学方程推导,获得局部求解,识别子系统与主系统的边界单元约束刚度与阻尼。通过识别的约束刚度阻尼建立子系统,计算其各个节点的响应,并将其与整体模型的对应节点响应结果进行对比验证，证明了该方法的可行性。该方法为旋转构件局部结构的建模与振动分析提供了便利。

摘要:为进一步提高陀螺漂移预测精度，根据陀螺一次项漂移系数非平稳时间序列的特点,针对其数据的突变和趋势相较强的问题,提出一种基于小波和多重次优渐消因子强跟踪滤波相结合的非平稳时间序列在线预测方法，并将其应用于陀螺一次项漂移系数预测。实验结果表明,该方法能有效改善数据突变和较强趋势项所带来的状态估计不准、进而造成预测不准的问题,提高了预测精度。

摘要:对不确定度进行推广,发展了多参数广义不确定度的概念,并对广义不确定度的基本性质进行分析。对复杂系统参数广义不确定度的传递特征进行研究并对传递特征进行分类,研究了单一子系统不确定度的传递模式和特征,传递矩阵中元素的绝对值对目标参数不确定度的计算结果有着重要影响。分析了各个子系统参数不确定度传递过程中的主要和次要作用并建立相应的判别准则。算例表明了该理论模型在研究复杂系统参数不确定度传递问题时的有效性和可行性。

摘要:为了对航空发动机进行高效地故障诊断,确保飞机的飞行安全,提出了一种基于动态主元分析和改进支持向量机的航空发动机智能故障诊断方法。该方法结合了动态主元分析(principal component analysis,简称 PCA)在特征提取方面和改进支持向量机(support vector machine,简称SVM)在故障诊断方面的优势。动态 PCA方法对所涉及的过程变量进行去噪、降维、消除相关性等预处理和特征提取,采用改进SVM方法将所得的特征向量进行故障诊断诊断。所提出的方法可解决航空发动机模型精度和传感器测量参数有限情况下的滑油系统故障诊断精度差、效率低和易误诊、漏诊等问题。以某型真实航空发动机滑油系统为例,对提出方法的有效性进行试验验证。结果表明,采用的动态PCA和改进SVM故障诊断方法能有效提高故障诊断正确率，实现航空发动机滑油系统故障诊断的效能,具有较好的应用价值与前景。

摘要:针对不完备信息引发的不确定性给航空电子装备的诊断规则提取带来的挑战,分别从广义狭义两个角度对故障诊断决策系统的不完备性进行定义,设计了一致性优先的相似度及属性值期望最大的缺失信息补齐算法，解决间接补齐算法存在不一致性问题;构建征兆属性概念格及诊断决策属性概念格,生成不完备诊断决策信息系统的扩充辨识矩阵,引入征兆属性概念等价关系计算最大一致征兆概念集,求解最大一致征兆概念辨识函数的析取范式获取最优约简属性集，根据约简后的诊断决策信息系统获取诊断规则。以某型航空装备的武器系统发射系统为例对方法验证,诊断结果准确率达到83.3%,高于现有典型方法,该方法在不完备信息处理、精确度及对象描述的直观简洁性方面具有显著优势。

摘要:针对现有塔形超声电机无法相互独立控制法向和切向振动等实际应用问题,提出了一种工作模态控制解耦的塔形直线超声电机。塔形电机设计有两个非共面的正交工作模态,分别为用于独立控制法向振动的x-z面内对称振动模态以及用于独立控制切向振动的v-z面内弯振模态。相应设计了压电陶瓷片的极化布置方案，即塔形电机的压电陶瓷片分为A,B两相,其中A相用于激励x-z面内对称振动模态,B相用于激励 yz面内弯振模态。通过对电机 A,B两相相互独立控制就可以实现两个非共面正交工作模态的控制解耦。实验表明，在解耦控制条件下，当A相电压固定为400 V,B相电压在0~400V变化时，电机运行速度与B相电压成正比，最大运行速度为420 mm/s,最小运行速度为23 mm/s。

摘要:基于非线性涡流(nonlineareddy current,简称NEC)检测技术搭建了实验系统,对Q195碳素钢和304奥氏体不锈钢两种常用核电结构材料的塑性损伤程度进行无损定量评价研究。发现材料的塑性损伤程度与非线性涡流检测信号频谱图中基频幅值、三次谐波幅值存在一定线性关系。不同材料的线性关系存在差异，Q195 碳素钢的检测信号随损伤程度增大而下降,304奥氏体不锈钢的检测信号随损伤程度增大而上升。通过开发实验系统、进行塑性变形导入和非线性涡流检测实验,分析检测信号与塑性变形程度的相关性，发现检测信号中基波幅值及三次谐波幅值与检测试件的塑性变形程度具有良好相关性，验证了本研究方法对两种典型核电结构材料塑性变形无损定量评价的有效性与可行性。

摘要:介绍了应用于风力机叶片的神经网络结构近似分析方法,开展了风力机叶片性能的样本数据对神经网络结构近似分析的数值实验研究。在风力机叶片的近似分析神经网络模型建立过程中,针对不同的学习率参数进行了数值实验。根据实验结果,风力机叶片性能的样本数目必需能充分反映风力机叶片性能和设计参数之间的关系。如果风力机叶片样本数目较大,叶片神经网络结构近似分析精度将较高;如果学习率参数较大,获得的神经网络模型将较好。该实验研究将有助于在优化设计过程中利用神经网络结构近似分析风力机叶片性能的近似计算。

摘要:为获得一种对损伤敏感而对正常状态扰动不敏感的旋翼损伤观测信号、解决直升机旋翼在飞行状态下的损伤监测问题,研究了旋翼在重构相空间中的损伤演化特性并提出一种新的损伤跟踪方法。该方法首先应用嵌入技术将旋翼气弹有限元模型产生的振动监测信号重构到维数更高的相空间中,采用非线性Volterra级数建立旋翼基准状态预测模型,以基准状态预测结果与实测相轨迹之件的差异作为状态预测残差，在多个邻域内对其统计平均形成一个损伤观测特征向量;然后,应用奇异谱分解方法从损伤观测特征向量的时间序列中提取出桨叶损伤演化的维度和趋势信息，采用双指数平滑方法建立损伤演化趋势预测模型并估计出桨叶损伤故障剩余寿命。采用桨叶损伤模型和旋翼气弹模型仿真数据验证了所提方法的可行性和有效性。结果表明:该方法能充分利用监测信号的非线性特性在高维相空间中重建系统动力学本质,以不同的时间尺度来观测系统的演化特性;具有损伤模式自动识别能力,可用于难以事先确定系统损伤演化模型或维数信息的场合。

摘要:为了自动辨识不同尺度下的轴承故障,建立了一种基于多小波包系数样本熵和BP神经网络的模式判别方法。针对5种尺度下的轴承外圈故障信号,分别采用GHM多小波包完成三层分解。为了充分利用多小波包的分析优势,将分解后的16个频段信号分别求系数样本熵,并将其作为神经网络的输入向量。通过三层BP神经网络的训练、学习,并与dB10小波包神经网络做了对比研究。结果表明,多小波包样本熵可以区别不同损伤程度的故障信号,且多小波包样本熵与神经网络结合,其辨识精度更高，分类效果明显优于传统单小波,便于轴承损伤程度的自动识别。

摘要:研究了在弹性板上施加不同参数的有源力对腔内噪声进行控制的问题。构建双弹性板构成的封闭矩形声腔模型,对封闭声腔的结构-声耦合特性进行分析,推导了在封闭声腔有源力控制作用下声压计算公式，给出采用有源力控制的最优控制模型。分析了弹性板在不同参数的次级力源激励下腔内局部声场的声压级响应,并建立了仿真模型对局部声场的减噪效果进行分析。结果表明,合理选择次级力源的参数对控制效果的影响较为明显,且次级力源的个数并非越多越好。

摘要:提出了一种集成过程神经网络预测模型用于民航发动机振动信号趋势预测。首先,对AdaBoost.RT算法的误差函数进行了改进，并采用自适应调整策略在训练过程中自动调节算法的分类阈值;然后,以改进的Ada- Boost.RT算法为集成学习框架构建集成过程神经网络(process neural network,简称PNN)预测模型。通过对两组实际民航发动机振动信号序列的预测对集成模型的预测效果进行了评估。结果表明,在具有更加简单网络结构的情况下,集成PNN模型的预测效果好于单一PNN模型。此外,提出的改进AdaBoost.RT算法的效果优于原始 AdaBoost.RT以及仅改进了阈值调整方法的AdaBoost.RT算法。对比结果表明,提出的集成PNN模型适用于民航发动机振动信号变化趋势预测。

摘要:提出一种基于改进的多传感器一致性数据融合的虚拟轴机床定位方法,在虚拟轴机床动平台的位姿测量中使用了视觉技术与电子罗盘,解决了虚拟轴机床动平台上的主轴定位问题。此方法将虚拟轴机床各根杆上的编码器信息、视觉信息与动态惯性的测量数据进行数据融合,经过动态计算获得置信距离的关系矩阵,虚拟轴机床动平台的位置与姿态的精确定位得到了保证。经过一个单轴单方向的运动测量简化试验,将虚拟轴机床动平台6自由度位姿的测量作为研究对象，对其进行仿真试验。试验结果也表明了该定位方法有效可行

摘要:针对转子异常振动产生含交叉频率的响应,其共频相关故障源不满足统计独立要求,提出利用非负矩阵法在频域中计算故障源个数,不计及源信号和混合系统特性,可以正确估计出故障源数目或源数上限。提出利用小波包分解故障信号,选择互信息较小的子带进行重构,剔除共频信号并进行盲分离,得到独立非相关的源信号，保留了故障信息。理论及实验结果证明了所提出方法的有效性。

摘要:高速电梯在水平和垂直方向的振动是影响舒适感的主要因素。为了提高舒适型并缓解振动和冲击对电梯内部仪器的影响,对电梯振动的动力学参数进行了优化。通过虚拟样机技术(virtual prototype technology,简称 VPT)在虚拟样机中完成对高速电梯运行过程中速度和加速度的仿真分析;运用灵敏度分析法,分别通过固有频率分析和信号频域分析对影响电梯系统垂直和水平方向的振动动力学参数进行了优化。仿真结果显示,优化后的电梯系统垂直方向的振动加速度由原来的1.12m/s2降为1.04m/s2 ,轿厢水平方向的振动加速度小于0.1m/s2,使垂直和水平方向的振动加速度最大幅减小,提高了电梯的乘坐舒适感,为高速电梯系统的优化设计与研发提供一条有效途径。

摘要:从振动能量传递观点及工程实际隔振设计的角度出发，建立了中间连续筏体和中间分散质量两类双层隔振系统的解析模型。考虑连续筏体、隔振器及安装基础的分布参数特性,基于导纳矩阵理论对两类双层隔振系统的动态特性传递方程进行了理论推导。以功率流为价值函数揭示了系统振动传递机理并阐述了实际双层隔振设计需遵循的一般规律。实例研究表明:力矩激励在隔振系统能量传输中扮演着重要角色,应尽量减少力矩扰动带来的能量注入;在能耗效率及安装空间允许条件下,适当放大中间质量可获得更佳的隔振效果;中间筏体的柔性、隔振器的分布参数特性以及安装基础的非刚性因素使得中高频隔振性能恶化,采用中间分散质量方案可有效避免筏体柔性模态影响,并能显著降低隔振器驻波同柔性筏体模态间的耦合交互引起的能量峰值。

摘要:设计了一种新型大推力直线压电作动器,采用螺旋箝位的方式实现对压电叠堆微小位移的累积输出，实现了大推力和长行程。对该种作动器的驱动机理和作动器设计过程中的关键技术问题进行了详细的分析，包括力矩电机的转速设计、上下柔性联轴器的扭转刚度设计、螺母和丝杠之间相关机械参数的设计以及对所选压电叠堆进行性能测试并选择其最佳工作频段。原理样机长为140mm,最大直径为45mm,重量为0.7kg,行程为40mm。在力矩电机转速为300r/min,压电堆驱动频率为100Hz时,作动器的最大输出力可达130N。

摘要:为了提高传统压电振子驱动履带运动的工作效率以及运行速度,对压电振子的工作模式进行了改进。利用压电振子圆环部分绕节圆的扭转振动替代弯曲振动,将两个扭转振动驻波合成扭转振动的行波,获得了更适合压电振子驱动履带运动的工作模态,以提高压电振子的驱动效率。新的工作模式不仅增加了压电振子与履带的接触区域数,同时也减小了圆环部分的行波波谷与履带接触造成的能量损耗。通过有限元分析对压电振子进行了设计,制作了原理样机并进行了接触、摩擦行为实验分析。研究了不同预压力作用下,压电振子在不同硬度、粗糙度的履带材料表面上的运动特性,发现:材料的硬度越大,压电振子的负载能力越强;存在一个硬度、粗糙度、预压力之间的最佳搭配，使得压电振子运动速度达到最大。实验结果为后续的履带设计以及驱动系统的整体优化奠定了基础。

摘要:进行飞机载荷标定试验时，由于载荷与应变参数之间存在耦合相关性,采用逐步回归法判断自变量是否显著时具有一定的主观性。针对飞机载荷标定试验数据处理提出了一种多元回归选元方法,将回归项的变异系数作为误差控制指标和选元的判据,逐步剔除变异系数最大的自变量,直至选出最优的自变量参数组合,以此得到较佳的回归结果。此方法已成功应用于多个型号飞机起落架航向、垂向、侧向载荷的飞行实测。