摘要:火炮是一个多场耦合复杂系统，其发射过程具有高瞬态和强冲击特征，火炮振动是影响射击精度的重要因素之一，是火炮领域的重要研究内容。近年来提出了火炮多体系统动力学、非线性动态有限元、多目标多学科优化及不确定性等火炮现代设计理论与方法，对炮身、架体、底盘等重要部件及各部件间连接关系组成的火炮系统进行建模、仿真及优化，从而达到减小炮口振动、提高射击稳定性和射击安全性的目的。笔者从火炮振动与系统优化、弹炮耦合、火炮不确定性分析与优化等方面对近年来取得的成果进行了总结和分类讨论，并提出了火炮振动领域存在的问题及火炮振动与控制的应用前景。

摘要:为了定量评估余震对基础隔震结构造成的损伤，采用损伤指数作为性能指标评估主余震序列作用下基础隔震结构的抗震性能。基于速度反应谱可以反映结构由外力作用产生的最大能量，提出一种基于力与能量双匹配的主余震序列型构造方法，将此构造方法构造出的人工主余震序列作为激励，对基础隔震结构进行弹塑性时程分析，并以地震损伤指数作为指标评估该结构的抗震性能。研究结果表明：基于力与能量双匹配的人工主余震序列构造方法可以有效模拟真实主余震序列地震动；对比分析基础隔震框架模型各工况下的损伤指数，发现随着余震峰值加速度的增加，上部结构损伤指数增长超过20%，下部隔震层损伤指数增长超过15%。余震的产生使损伤指数明显增大，结构发生严重破坏。

摘要:为研究黏着系数对纵向动力学的影响，建立“1+1”型2万吨重载组合列车计算模型，引入剩余黏着力评价机车牵引力的发挥，研究了黏着限制、曲线黏降及曲线润滑因素影响下的黏着系数变化及其可能引发的列车纵向动力学性能差异。结果表明：在直线牵引工况下列车牵引力提升由于黏着限制而变缓慢，所发挥最大牵引力下降，单机车最大牵引力由380kN限制到272kN，拉钩力最大值由800 kN减小到595kN；在R400m小曲线牵引工况下，牵引力应从第7档位降低到第6档位，确保机车安全通过；考虑曲线润滑时，牵引档位更低：摩擦因数为0.075和0.10时机车降低档位对应为第2，3档位；摩擦因数为0.125时头部和中部机车通过曲线需分别降低到第4，3档位。由于曲线牵引各工况下发挥的最大牵引力相同，拉钩力最大值差异较小。在纵向动力学计算中，列车牵引力利用和黏着系数变化密切相关，轮轨黏着不足将限制机车能发挥的最大牵引力，进而影响车钩力大小。

摘要:根据世界风能技术中心实际测风塔测到的大风天气下近地层不同高度处的风速风向数据，对该风场的平均风速与风向、湍流度、阵风因子、湍流积分尺度和脉动风速功率谱进行分析。结果表明：当平均风速曲线出现较大的尖峰时，平均风向会出现低谷；顺风向湍流强度和湍流积分尺度都明显大于横风向和竖风向相应的湍流强度和湍流积分尺度，各分量比值大致为1∶0.121 3∶0.188 6；文献［1-2］中建议的经验公式均能较好地反映顺风向阵风因子与湍流强度的变化关系，并借助实测数据通过曲线拟合给出了相应的经验公式；顺风向湍流积分尺度有随平均风速的增大而减小的趋势，而竖风向湍流积分尺度随平均风速的增大呈幂指数增长；纵向实测脉动风速功率谱与Von Karman和Kaimal经验谱吻合较差，竖向脉动风速功率谱与Panofsky经验谱在高频段有所偏差，通过拟合得到的经验谱与实测谱更为接近。

摘要:针对以人工特征为输入的旋转机械故障的传统智能识别方法的精度较低及深度学习方法对数据量依赖性强的问题，鉴于Hu不变矩具有伸缩、平移及旋转不变性的特点及无监督深度学习模型在小样本数据特征提取方面的优势，提出了一种融合Hu不变矩及深度卷积自动编码特征的故障诊断模型（deep convolutional auto?encoder fault diagnosis model，简称DCAE-FDM）。首先，采用有效奇异值法对原始振动信号进行提纯，得到提纯的轴心轨迹集，并按一定比例划分为训练集和测试集，分别计算出它们的Hu不变矩特征；其次，利用所构造的DCAE-FDM模型对轴心轨迹进行自适应特征提取，得到深度自动编码特征；然后，将Hu不变矩与深度自动编码特征进行融合，并将训练集的融合特征作为输入对BP神经网络进行训练；最后，采用测试集的融合特征对训练好的模型进行测试。试验结果表明，所提方法的识别效果明显优于深度学习方法及传统识别方法，所提方法的平均准确率达98.5%，比次优模型高出约6个百分点。

摘要:针对风电机组滚动轴承振动信号通常具有非线性和低信噪比的特点，提出一种基于形态学多重分形（morphological multi?fractal， 简称MMF）和改进的灰色关联分析（improved grey relational analysis， 简称IGRA）的滚动轴承故障诊断方法。首先，通过信号质量指数研究了轴承振动信号的多重分形特性；其次，利用形态学方法计算轴承各种状态广义维数与多重分形谱的参数，并分析了各个参数对轴承运行状态的反映能力，选取能够有效区分轴承状态的参数作为故障特征量；然后，引入离差最大化加权对经典的灰色关联模型进行改进，提升了信息的利用率以及模型的可靠性；最后，利用改进的灰色关联分析实现了滚动轴承的故障诊断。通过仿真分析和应用实例对该方法的有效性进行验证，结果表明该方法能准确识别轴承故障类型，较传统方法准确率更高，运算时间更短，适合解决实际工程问题。

摘要:针对变速齿轮箱振动信号非平稳、强干扰及信号调制等特征，导致滚动轴承故障难以精确诊断，提出了融合快速谱峭度的滚动轴承故障包络阶次谱诊断方法。采用快速谱峭度自适应确定滤波参数，对时域信号进行带通滤波和包络以提高信噪比，将包络后时域非平稳信号重采样后转换为角域伪平稳信号，消除“频率模糊”，对角域包络信号频谱分析得到阶次包络谱，根据阶次特征对比实现滚动轴承故障诊断，完成了从600~1 500 r/min升速过程中齿轮箱滚动轴承外圈故障的模拟与信号分析实验。结果表明，所提出的方法故障特征阶次最大误差为1.84%，能够有效提取变速工况下滚动轴承故障特征并判定其类型。

摘要:滚动轴承性能退化评估是预诊断的提前和基础，对在役滚动轴承实施在线状态监测和性能退化评估具有重要意义。针对概率相似度量评估方法存在模型复杂、容易过早饱和等现象，提出一种基于自回归时序 （autoregressive model，简称AR）模型和多元状态估计（multivariate state estimation technique， 简称MSET）的滚动轴承性能在线评估方法，其中AR模型用于提取轴承振动信号的状态特征，MSET模型用于重构AR模型系数。首先，提取正常运行状态下振动信号的AR模型系数构建MSET模型的历史记忆矩阵；其次，将待测信号的AR系数作为观测向量输入MSET模型中得到重构后的估计向量；最后，由原始AR系数和重构AR系数分别构造自回归模型，并各自完成对待测信号的时序建模，将两自回归模型所得残差序列的均方根值之差作为性能劣化程度指标。离散实验数据和全寿命疲劳实验数据分析结果表明，该方法能够有效检测早期故障，且具有与轴承故障发展趋势一致性更好等优点。

摘要:针对传统状态评估侧重于关键生产单元，未考虑监测变量间的因果关系对状态评估精度的影响等问题，提出一种基于多变量因果驱动的复杂机电系统服役安全状态评估方法。从频域角度将广义偏定向相干分析法用于系统变量之间的因果测度分析，建立反映系统实时运行状态的因果网络模型。基于该模型，从多维统计的角度利用网络平均路径长度、聚类系数和网络结构熵提取系统的关键运行特征，并通过融合形成反映系统服役状态的综合指数。选取某化工企业实际运行过程中典型机组的故障数据进行验证，结果表明，相对于单一维度的状态评估指标，融合后形成的综合指数能够更加全面、准确地反映系统服役状态演化。

摘要:针对误差反向传播（back propagation，简称BP）神经网络在作为传统Bagging集成学习机中的基分类器时，存在相互之间差异性偏低的问题，引入一种特征扰动法对集成学习机的分类性能进行改进。首先，将Relief?F特征评估算法和改进轮盘赌选择法进行结合，并设置基分类器的数目为30个，从转子故障特征集中选择出30个特征子集，每个特征子集的故障特征维数为30；其次，将训练集和测试集分别投影在对应的30个故障特征子集上，得到对应于30个基分类器的系列训练子集和测试子集，通过此方式实现了特征扰动环节；最后，利用Bagging集成学习机中自带的自助采样法对各训练子集进行处理，使其在最终输入至各基分类器时在特征空间和样本集合上都具有一定的差异性，间接使训练后的基分类器之间显示出更高的差异性，让最终的分类结果可信度更高。用一种低维双跨转子故障数据集对该集成学习方法进行类别辨识的结果表明，本方法能够显著提高BP网络的辨识准确率，并且具有良好的抗干扰性能。

摘要:针对混凝土泵车臂架末端的振动问题，考虑实际施工过程中多关节臂架姿态多变导致臂架系统动态特性随之变化的特点，采用基于频域参数识别的主动控制策略进行泵车臂架振动控制的实验研究。以臂架末端振动作为反馈变量，优选提供主动控制力的作动油缸，建立混凝土泵车臂架系统主动控制的全局模型。采用双归一化方法进行臂架系统参数的频域在线识别，推导了最优控制变量表达式，并给出了显式收敛条件。基于美国国家仪器公司软硬件搭建了混凝土泵车臂架振动主动控制实验装置，对该算法的效果进行了实验验证。实验结果表明，采用该主动控制算法，臂架末端的振动加速度幅值衰减了约59%，取得了较明显的减振实验效果，验证了该算法的可行性与实用性。

摘要:将惯容器运用于准零刚度（quasi-zero stiffness，简称QZS）隔振器中，根据惯容器、弹簧与阻尼器的布置形式，提出并联式与串联式惯容准零刚度隔振器。研究两种惯容准零刚度隔振器在简谐力激励下的动态特性，运用谐波平衡法求解系统的动态响应，揭示两个主要的结构参数（惯质比与刚度比）对系统动态特性的影响规律，定义动态位移峰值、力传递率峰值、隔振频带以及高频带的力传递率4个性能评价指标来评价系统的隔振性能。研究表明，相较准零刚度隔振器，并联式惯容准零刚度隔振器的力传递率峰值较小，隔振频带较宽，但动态位移峰值与高频带的力传递率较大；串联式惯容准零刚度隔振器能拓宽准零刚度隔振器的隔振频带，高频带的力传递率都趋于零，但动态位移峰值与力传递率峰值较大。研究内容为将惯容器运用于准零刚度低频隔振领域具有理论指导意义。

摘要:建立了一种具有边界条件的局域共振型声子晶体梁的理论模型，其中声子晶体简支梁连接有周期分布的弹簧振子结构。根据Hamilton原理得到了该结构的动力学方程，采用Rayleigh?Ritz方法求得了该结构的动态特性以及局域共振型带隙的数值结果。所得到的结果同已有文献中的实验结果具有较好的一致性，说明所提出的理论模型是可行的。根据所建立的理论模型，分析了梁的长度和晶格常数对带隙的影响。可以看出：当声子晶体的晶格常数相对于梁的长度较小时，结构的频响特性中具有明显的带隙，在弹簧振子的固有频率处有反共振峰出现，并且始终位于带隙范围内；而当晶格常数相对于梁的长度较大时，结构的带隙情况较为复杂，且受边界条件的影响较大。

摘要:综合量子粒子群优化算法（quantum particle swarm optimization，简称QPSO）的全局搜索能力与隐马尔科夫模型（hidden Markov model，简称HMM）良好的时间序列分类能力，提出一种基于QPSO?HMM的滚动轴承故障程度辨识方法，并利用实测振动信号对该方法的性能进行验证。首先，采用变分模态分解对实测振动信号进行分解，并用奇异值分解进行信号特征提取；其次，利用QPSO算法和样本信号对HMM进行训练；最后，将测试信号输入训练得到的HMM中进行滚动轴承故障程度辨识。结果表明，该算法解决了HMM的参数估计局部最优化问题，对滚动轴承不同故障程度的辨识准确率较高。

摘要:在无人机勘测、航空救援及电力巡检等任务中，激光雷达是一种必备的技术手段。由于无人机在飞行过程中激光雷达将受到复杂的振动工况，为了保证其正常使用和高精度工作，必须对激光雷达进行隔振设计。通过对无人机进行飞行试验得到激光雷达安装位置的振动响应信号；根据隔振理论设计了一款橡胶隔振器，并使用时间积分的方法进行了数值模拟；开展了隔振系统的振动试验测试，获取了激光雷达上某点的响应曲线。分析与测试结果表明：隔振器在x，y方向隔振性能均能达到90%，在z方向上隔振性能达到80%以上。仿真与试验结果一致性好，能够满足该无人机激光雷达系统的使用环境要求。

摘要:管道振动给石化设备的安全运行带来严重的隐患。基于直接速度反馈控制原理，利用主动阻尼装置向振动管道系统施加控制力，实现了对管道振动的主动控制。利用根轨迹法分析了控制系统的稳定性，实验验证了惯性作动器的动态特性对系统稳定性的影响，在增益系数过大时观察到了系统失稳的现象。以加速度信号作为评价指标，对不同反馈增益系数下主动阻尼装置对管道振动的控制效果进行了对比，并探究了主动阻尼装置的有效作用频带。结果表明，在反馈增益系数选择合理的情况下，主动阻尼装置对作动器线性工作频带内（20~50 Hz）的管道振动都能有较好的控制效果，最高降幅可达80%。最后对主动阻尼装置的设计和使用提出了参考意见，为振动控制效果的进一步提高提供了思路。

摘要:针对强磁、狭小空间等特殊环境下的液体温度实时检测，利用液体折射率随温度变化规律，结合光在液体中的传播特性，设计了用于液体温度实时检测的反射式光纤温度传感器。在提出反射式光纤温度传感器测温原理的基础上，确定了传感器探头结构，根据光纤纤端光场近似高斯分布的特性建立传感器数学模型，分析了不同参数对传感器输出特性的影响，并搭建传感器实验平台进行静态标定。实验结果表明：在30~120℃的测量范围内，该传感器可以实现对温度的检测，灵敏度为0.71 mV/℃。

摘要:由于刀具进给运动致使工件系统所受切削力的位置实时改变，根据实际车削加工过程，建立柔性工件颤振动力学模型，得到工件车削时系统的时变稳定性极限图。考虑在加工过程中主轴-卡盘、顶尖-尾座对工件的影响，建立实际切削系统的主轴-卡盘?工件?顶尖有限元模型，研究工件在不同位置的刚度分布和不同支承条件下固有频率的变化规律，并开展相应的车削实验。研究结果表明：工件刚度在不同切削位置具有时变性，在中间靠近顶尖位置刚度最低；增大主轴、顶尖支承刚度可在一定程度上提高系统固有频率，改善系统动态特性。切削实验表明，柔性工件在车削状态下通常经历稳定?颤振?再稳定的变化过程，在中间靠近顶尖位置容易发生颤振，轴心轨迹发生混乱。实验结果与理论有限元模型计算结果基本吻合，该模型可用于指导实际柔性工件的车削加工。

摘要:由于刀具进给运动致使工件系统所受切削力的位置实时改变，根据实际车削加工过程，建立柔性工件颤振动力学模型，得到工件车削时系统的时变稳定性极限图。考虑在加工过程中主轴-卡盘、顶尖-尾座对工件的影响，建立实际切削系统的主轴-卡盘?工件?顶尖有限元模型，研究工件在不同位置的刚度分布和不同支承条件下固有频率的变化规律，并开展相应的车削实验。研究结果表明：工件刚度在不同切削位置具有时变性，在中间靠近顶尖位置刚度最低；增大主轴、顶尖支承刚度可在一定程度上提高系统固有频率，改善系统动态特性。切削实验表明，柔性工件在车削状态下通常经历稳定?颤振?再稳定的变化过程，在中间靠近顶尖位置容易发生颤振，轴心轨迹发生混乱。实验结果与理论有限元模型计算结果基本吻合，该模型可用于指导实际柔性工件的车削加工。

摘要:Polytec公司的外差激光干涉仪可输出24位精度、固定输出延时与量化采样率的索尼/飞利浦数字接口格式（sony/philips digital interface format， 简称S/PDIF）数字信号。常规外差激光干涉法的数字加速度计动态校准存在处理数据量较大、导致时间开销或系统成本增加的问题。利用现场可编辑逻辑门阵列（field programmable gate array，简称FPGA）对Polytec外差激光干涉仪输出S/PDIF数字信号的实时解码，实现了以S/PDIF数字信号对其他传输协议的微机电系统（micro electromechanical systems， 简称MEMS）数字加速度计的振动台动态校准。通过与常规外差激光干涉法校准结果对比，证实了该方法具有较高的校准精度。本方法有效减少了校准系统的数据处理量，使其适用于低频振动校准，且具有较强的抗干扰能力。

摘要:基于全车模型与弹性层状体系道路模型的动态响应，首先，确定了道路动态检测区域为距离轮胎?路面接触点0.4~0.8 m处；其次，分析该测试区域内面层模量、面层厚度和基顶当量回弹模量对路表应变和基频的影响规律，发现路表应变随着面层模量、面层厚度和基顶当量回弹模量的增加而减小，但基频随面层厚度的增加而降低，随面层模量和基顶当量回弹模量的增加而增长；然后，借助大量的数值模型建立了距离车轮不同位置处的路表应变拟合公式、道路基频拟合公式、基顶当量回弹模量拟合公式；最后，借助现场测试结果验证了本研究方法的适用性和可靠性，为道路工程的检测维护提供依据与参考。

摘要:以某体育馆悬挑楼盖为分析对象，通过数值仿真和现场测试研究了幕墙的约束刚度对楼盖振动模态的影响。首先，对体育馆悬挑楼盖（含幕墙）进行现场模态测试，利用随机子空间法对测试的多组数据进行模态拟合，获得楼盖在环境激励下的振动态；其次，将试验模态与有限元仿真模拟的结果进行对比，参照试验模态并依据所提出的幕墙的一种等效模拟方法对有限元模型进行修正。结果表明：考虑幕墙对主体结构的约束刚度后，实测的楼盖的前6阶频率与有限元前6阶频率相对误差均小于5%，各阶平均误差小于2%，振型吻合度较高，进一步验证了由吊柱等强度比较高的支撑体系来实现幕墙对悬挑楼盖约束刚度的贡献及一种等效模拟方法的合理性。

摘要:为实时监测水电站地下厂房围岩运行情况，提出一种尖点突变理论和多通道加权多尺度排列熵（multi?channel weighted multi?scale permutation entropy，简称MWMPE）相结合的监测方法。首先，结合某电站地下厂房围岩变形监测数据，将不同时间段日平均位移作为一系列特解，反演得到非线性动力模型；其次，采用尖点突变理论，建立围岩变形速率尖点突变模型，提出围岩稳定判据；然后，运用MWMPE的方法，对不同测点的变形监测信息进行动态融合，提取围岩变形特征值，确定围岩安全范围；最后，通过对比融合后熵值的变化，与传统多尺度排列熵（multi?scale permutation entropy，简称MPE）方法作比较，提出一种新的稳定预警线，对围岩进行在线安全监测、预警。结果表明：该方法能够有效提取地下厂房围岩变形特征值，并根据实时MWMPE值对围岩进行在线安全监测，为地下厂房等结构的围岩维持安全稳定提供了新的思路。

摘要:针对现有测试性指标评估方法未能考虑装备研制阶段不同层次结构测试性水平动态增长的特性，导致测试性评估置信度不高的问题，提出一种测试性增长条件下基于层次Bayes网络模型的测试性指标动态评估方法。根据装备结构特征建立测试性指标动态评估的层次Bayes网络模型，并以测试性指标作为网络传递参数；考虑延缓纠正的测试性增长试验策略，给定测试性阶段序化增长约束条件，针对不同层次节点各阶段增长试验数据，采用单边Fisher精确检验法对测试性增长趋势进行检验，并基于检验结果确定增长阶段数；提出利用最大熵模型和改进Gompertz模型的先验参数估计方法，结合Bayes定理以及研制阶段各层次节点先验信息确定节点先验分布；进一步基于层次Bayes网络融合推理算法确定顶层节点测试性指标的后验分布，实现对装备测试性指标的动态评估，并通过案例进行验证。结果表明，该方法相较于直接运用Beta分布，具备更为准确合理的指标评估结论。

摘要:为更深入地揭示转子进动的轨迹特征，提出了关于转子进动轨迹的2个定理。定理1表明，转子进动的任一阶轨迹分量所围面积可直接由同阶频率成分构成的轨迹方程系数矩阵行列式求得。定理2证明，转子进动轨迹矢径在单位时间内所扫过的面积是恒定的，而与起始点无关。同时，提出了欧拉复向量的内积法则，即2个欧拉复向量的内积等于2个复向量的幅值与欧拉角之差的余弦三者之积，且符合交换律。利用2个定理和内积法则对转子进动理论进行了补充和完善。结果表明，在转子的运动中，作用力所做的功关于转子的进动是正交的。所得结论对于揭示转子的进动规律和机理、诊断转子故障具有参考价值。

摘要:为快速精确获取刚性体惯性参数，对基于频响函数的刚性体惯性参数识别方法展开了研究。首先，对惯性参数识别算法进行了研究，并借助多体动力学仿真分析进行了验证；其次，深入分析了影响该识别方法精度的主要因素和影响规律，分析表明激励点和响应点的坐标误差以及激励方向对识别精度影响较大；最后，完成了惯性参数识别实验装置的设计，并进行实验研究。实验结果表明：刚体质量以及质心位置识别精度在4%以内，转动惯量以及惯性积识别精度均在10%以内，识别精度和效率满足工程实际需求。

摘要:针对高速列车在复杂多变环境运行时子空间预测控制器出现性能下降的问题，提出一种基于子空间线性二次高斯（linear quadratic Gaussian， 简称LQG）基准的列车预测控制器性能监控算法。首先，使用子空间辨识算法处理列车历史运行数据获得子空间矩阵，设计基于子空间LQG的高速列车预测控制器性能评价基准；其次，通过在线求解列车实时性能指标并与已建立的性能基准进行比较得到评价指标后，对列车预测控制器进行在线评估；最后，对评估结果为列车控制性能下降进行诊断，即建立控制器性能下降模式库，设计基于支持向量机的分类器，对噪声方差变化、过程模型失配、输出约束饱和及控制参数设置不当这4类性能下降源进行训练学习。将测试集输入分类器进行仿真，得到的准确率分别为95.63%，92.49%，90. 52%和97.56%，表明该分类器可靠性强，准确率高。