摘要:平面3-RRR柔性并联机构的闭链耦合约束作用导致其奇异性复杂，而机构在逆向雅可比奇异位形附近易发生自激振动，严重影响机构的精度并对其结构造成破坏。为了让并联机构重新恢复正常工作，设计振动主动控制算法对自激振动进行抑制。首先，建立了机构的逆向运动学模型，并基于速度雅可比矩阵获得并联机构的奇异判定条件；其次，在完成自激振动产生机理分析的基础上，对振动加速度信号进行了滤波和移相处理；然后，结合加速度反馈与位置误差补偿，设计了模糊神经网络非线性控制器、反向传播（back propagation，简称BP）神经网络自抗扰控制器；最后，通过振动主动控制实验，验证了2种智能控制算法的有效性。实验结果表明，所设计的2种控制算法能够在保障并联机构位置精度的条件下，对自激振动进行快速且有效的抑制。

摘要:为了评价机组和构架弹性振动模态间的耦合程度并指导其弹性模态匹配设计，提出了基于广义弹性力做功的柔性结构能量解耦法。首先，基于某内燃动车动力总成双层隔振系统，建立多自由度动力学模型来描述考虑弹性模态后的双层隔振系统动力学特征；其次，利用柔性能量解耦法量化机组和构架弹性模态间的振动耦合程度，获得不同弹性频率下的耦合频带宽度曲线。研究表明：弹性模态间耦合的本质是振型间的反相振动能够减小模态等效质量，同相振动增加模态等效质量，从而改变系统固有特性；基于弹性振动耦合频带曲线图，根据隔振系统设计需求，确定机组和构架弹性模态频率间避免耦合的频带宽度，完成机组和构架的弹性模态匹配。通过振动性能测试，验证了该方法能够有效控制机组和构架间弹性振动耦合，且隔振性能良好。该方法能够为同类问题提供理论支持，并为同类机型的弹性模态匹配提供参考。

摘要:为了研究城市轨道交通上盖不同结构类型建筑的振动特性，以上海市徐泾车辆段上盖钢框架结构和钢筋混凝土（reinforced-concrete，简称RC）框架结构为研究对象，进行了轨道车致激励下不同结构类型振动测试，并采用Z振级、1/3倍频程和均方根加速度总量等对比振动响应。结果表明：两类结构底部楼层的振动响应基本接近，而盖上钢结构中上部楼层的车致振动响应较盖上钢筋混凝土结构大；钢筋混凝土结构的上部结构存在竖向高频成分（100~180 Hz）的振动；各楼层振动响应满足规范要求，针对盖上钢结构，后续设计可适当提高中上部楼层板的厚度，以提高楼层舒适度。该研究为城市轨道交通上盖不同结构类型的建筑开发提供数据支撑。

摘要:由于传统频谱估计方法存在固有缺陷，对车轮多边形振动频率的识别容易产生较大误差，尤其对于初期车轮多边形的识别更是困难。为解决上述问题，基于参数化功率谱估计理论，提出一种车轮多边形动态识别方法。首先，根据车轮多边形的动态特性，建立了谐波频率恢复模型；其次，基于奇异值分解法与归一化误差分析对谐波恢复模型的阶数进行确定；然后，采用总体最小二乘法对谐波恢复模型的参数进行计算；最后，根据Cadzow估计理论对异常磨耗信号进行功率谱估计，并以某地铁车辆的轴箱垂向振动加速度实测信号为例，对该方法的可行性与正确性进行了验证。结果表明：该方法可基于短时序列数据实现高精度频域估计，且对谐波信号敏感，尤其适用于早期车轮多边形异常磨耗信号的识别。

摘要:在拖曳水池中进行自由悬挂分段式柔性立管涡激振动试验，通过改变拖车速度拖动立管产生不同流速，研究分段式立管动力响应规律。基于模态分析方法，分析立管应变响应、主导频率和位移响应等参数，并对典型管节动力响应规律进行讨论，研究自由悬挂分段式柔性立管涡激振动作用机理。研究结果表明：自由悬挂分段式柔性立管在涡激振动影响下发生不同程度的扭转，且约化速度越大，其影响程度越强，拖曳力对自由悬挂分段式柔性立管横向振动响应的影响不容忽视；立管中下部位置在涡激振动作用下呈现明显的模态竞争现象，低约化速度下，不同于常规边界条件（两端铰接或两端固支）下柔性立管涡激振动两方向主导频率呈双倍关系，出现两方向主导频率一致现象；立管横向位移振幅变化趋势与顺流向相反，顺流向模态转换区间滞后于横向，导致未在同一约化速度区间内发生模态转换。

摘要:由于合理布放参考传感器是车内路噪主动控制（road noise cancellation， 简称RNC）系统的关键，提出了基于多重相干分析（multiple coherence analysis，简称MCA）法的参考传感器布置方法，结合多通道归一化滤波x最小均方（normalized filter-x least mean square， 简称NFxLMS）算法，建立基于MCA的参考信号选取数学模型，选取具有最大多重相干系数的布放位置，采用截断奇异值分解法提高多重相干系数的计算精度，并使用遗传算法进行多重相干法布放结果寻优。针对某电动汽车进行了车内路噪主动控制的仿真分析和实车道路试验。结果表明，所提出的参考信号布放方法有利于提升车内路噪主动控制系统的降噪效果。

摘要:针对相同频率激励振动系统不利于筛分多样性物料以及不同频率激励振动系统不能实现任意定速比同步运动的问题，提出了一种双激励振动系统的定速比控制同步方法。利用拉格朗日方程建立反向回转双机驱动振动系统的动力学方程，推导出振动系统定速比响应方程。应用Matlab/Simulink软件设计出模糊比例积分微分（proportional-integral-derivative，简称PID）控制方法，基于主从控制方式设计了定速比控制器，使两激励反向驱动定速比振动系统能够实现控制同步运动。选择定速比参数为1.2和1.5，通过仿真验证了振动系统振动同步不能实现给定的定速比，而控制同步可以实现；通过实验验证了定速比控制同步理论对两激励驱动振动系统的有效性。

摘要:基于模态叠加法及特征值算法，提出一种计算轮轨耦合系统各阶频率的方法，分析了系统参数对于轮轨系统固有频率的影响规律。研究表明：离散支承导致轨道系统存在明显的Pinned-pinned共振现象，连续支承现象不明显，Pinned-pinned共振频率与钢轨抗弯刚度成正比，与轨道参振质量及扣件跨距成反比，轮轨共振为轮对和轨道质量在轨道弹性基础上的复合振动，其固有频率明显低于轨道自振频率；系统参数对轮轨共振频率的影响较大，随着轮对质量的增大而减小，随着扣件等效刚度的增大而增大，扣件频变特性使得轮轨共振频率明显增加；轨道不平顺会诱发轮轨共振现象，恶化轮轨相互作用，其中波长为100~300 mm波段对应的共振速度为23~68 km/h。

摘要:针对70%的液压设备故障由油液污染引起且固体颗粒为主要污染物，以及常用油液污染度检测技术设备大多存在结构复杂、价格昂贵和不便在线检测的现状，设计了一种反射式光纤油液污染度检测传感器。根据污染颗粒对光的阻挡致使光强的衰减现象，结合光在液体中传播特性，提出了油液污染度反射式光纤检测的工作原理。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，在颗粒均匀分布的假设下，分析了不同参数对传感器输出特性的影响，确定了传感器探头结构，设计了用于油液污染度检测的反射式光纤传感器，并搭建了传感器实验平台。根据不同污染度等级配置标准油液，对传感器特性进行验证。实验结果表明，该传感器可以实现对不同污染度等级标准的液压油液检测。

摘要:针对在强背景噪声下，往复机械振动信号中冲击的次数及位置信息难以准确辨识的问题，提出一种结合总体经验模态分解（ensemble empirical mode decomposition，简称EEMD）和自适应变尺度形态学滤波器（adaptive variable scale morphological filter，简称AVSMF）的冲击特征提取方法。通过对信号进行EEMD，由峭度、相关系数指标筛选出隐含冲击成分的本征模态分量（intrinsic mode function，简称IMF），并根据各阶IMF的波形尺度与极值点幅值分布特性，为IMF中每个采样点选择合适的元素宽度进行级联式形态学滤波，实现冲击特征提取。针对信号中冲击成分难以精确定位的问题，提出一种自适应峰值相位检测算法。50次重复仿真实验结果表明，该算法具有较高的精度与稳定性。通过对一台闪蒸气双作用往复式压缩机的低压缸中体加速度信号进行冲击检测，验证了所提算法进行故障早期诊断有效性与准确性。

摘要:针对现有数模联动剩余使用寿命（remaining useful life， 简称RUL）预测方法易受随机噪声干扰、没有考虑轴承的退化特性等问题，提出了一种基于融合指标与数模联动的轴承RUL预测方法，以提高原始数模联动RUL预测方法的准确性。首先，利用主成分分析及指数加权移动平均算法融合表征轴承退化状态的多种特征，构建单调趋势良好的性能退化融合指标；其次，基于3σ准则建立一种首次预测时间确定方案，以触发RUL预测模型的启动，避免RUL预测的无效性；最后，考虑轴承的退化特性，嵌入Rauch-Tung-Striebel平滑滤波算法，以减小退化模型的随机波动，实现轴承RUL的可靠预测。仿真数据和试验信号分析结果证明了所提方法的有效性，相较于现有数模联动方法，显著提高了轴承RUL的预测精度。

摘要:针对时频分析方法在转子油膜失稳诊断方面的不足，提出采用同步压缩小波包变换（synchro-squeezed wave packet transform，简称SSWPT）对汽轮机运行过程中非平稳多分量信号进行连续小波变换，对不同种类信号选取不同主频率小波，得到信号时频图，通过算法可由时频图对原始信号进行重构，并与现有时频方法的精度进行对比。以某电厂1 000 MW机组为研究对象，针对调试过程中出现的轴系振动大问题，运用SSWPT方法进行了转子油膜振荡故障诊断分析。利用现场汽轮机诊断管理（turbine diagnosis managment，简称TDM）系统采集数据，进行小波包变换得到小波变换系数，以及故障中非平稳信号的瞬时频率，最后在瞬时频率尺度下对小波包变换系数进行压缩，得到更为准确的频率成分组成。结果表明，该方法对现场非平稳信号的特征提取具有优越性，能够精准判断故障发生的位置和类型，为机组后期故障处理提供可靠依据。

摘要:针对国内某地铁线路某些区段沿线的建筑物振动与二次辐射噪声严重现象，将轨道原来铺设的普通扣件改造为浮轨扣件，并在跨中钢轨轨腰位置加装阻尼器以降低振动噪声的影响。通过测量列车运营时间内的振动和噪声数据，分析列车通过改造前后线路时的轨道振动、车辆振动和噪声、建筑物振动与二次辐射噪声特性。结果表明：与改造前普通扣件轨道相比，改造后浮轨扣件轨道的钢轨、道床和隧道壁垂向振动加速度有效值分别降低8%，70.6%和71.4%，隧道壁振动降低最显著，由隧道壁垂向振动加速度评估的轨道减振效果为8.28 dB；转向架区域和车内最大声压级降低3.6%和3.4%；昼间建筑物振动和二次辐射噪声降低18.4%和22.0%。车辆、轨道、建筑物的振动与二次辐射噪声的主频均与轮轨系统P2共振频率接近，是引起车辆、轨道和建筑物振动的主要原因之一。

摘要:针对直升机的机械扭振系统模态易与发动机燃油调节系统耦合发生自激振动，当机械扭振系统的固有频率与旋翼激振力的频率接近或重合时，则会发生共振的问题，采用状态空间方法建立了直升机机械扭振系统动力学分析模型，计算了某型直升机机械扭振系统的频率、阻尼比和时间常数，并与直升机地面联合试验台测试的发动机100%转速和75%转速情况下的扭振一阶频率进行了对比分析，发现误差在工程应用可接受的范围内。建立的状态空间模型为后续与发动机、燃油控制系统数学模型组合进行稳定性分析打下了基础。

摘要:提出了一种基于主轴和进给轴电流最优变权法的瞬时铣削力预测方法。首先，分析了主轴电流与x向瞬时铣削力的映射关系，基于互相关方法考虑了电流信号的延迟效应；其次，基于Devavit Hartenberg法对五轴机床进行运动学建模，将进给轴驱动力矩从机床坐标系映射到刀具坐标系，基于力雅可比矩阵得到进给轴驱动力矩和瞬时铣削力的映射关系；最后，基于最优变权法，综合考虑了主轴和进给轴电流对瞬时铣削力的影响，进行了瞬时铣削力预测实验。实验结果表明，基于主轴和进给轴电流最优变权法的瞬时铣削力预测误差在10%以内，能够有效预测加工过程的瞬时铣削力。

摘要:为实现直升机的全向测速和低速时精准测速，基于伯努利原理，设计了一种随动式大气数据传感器。采用正交试验方法设计了总静压受感器，根据随动机构的性能目标完成并优化了驱动部件风标片体结构设计和布局设计。针对大气数据传感器压力输出值发生漂移的问题，提出了一种数据在线修正方法，并搭建传感器试验平台进行传感器性能及误差测试。试验结果表明，该随动式速度矢量传感器能有效测量直升机的高低空速，经在线修正后，速度误差降低至2%以下。

摘要:为了实现激光冲击强化过程中材料表面显微硬度的实时评价，提出了一种结合声发射技术和机器学习技术的用于7075铝合金板材表面/次表面硬化率的在线监测方法。首先，通过离线硬度检测构建了表征材料表面硬化的综合指标——亚表面硬化率；其次，利用模态声发射理论实现了基于反对称A₀模态的梅尔倒谱时频图特征提取；然后，构建了融合多个感受野和注意力机制的神经网络质量评估模型；最后，通过激光冲击强化的实测数据对所提出方法的有效性和可行性进行了验证。实验结果表明，提取的时频图特征中具有更丰富的细节信息，相比于传统的神经网络，所提出模型的平均准确率最高达到了97.41%。

摘要:针对旋叶式压缩机的启动噪声，对压缩机系统进行了试验、分析和改进。在半消声室中搭建了噪声测试试验平台，测试了压缩机的启动噪声，分析了压缩机的启动机制。提出了控制启动噪声时长的措施，试验测试不同球阀结构及离合器结构对压缩机启动噪声的控制效果，并在整车上对球阀结构与离合器结构的控制效果进行了试验验证。结果表明：旋叶式压缩机的启动噪声是不可避免的固有表征；通过优化压缩机球阀结构及离合器结构的控制方法能够有效缩短启动噪声时长1~2 s。

摘要:为解决起重机械监测传感器布置手段缺失、布置点位搜索效率低，测点不够准确的问题，提出了一种基于和声遗传搜索算法（harmony genetic search algorithm，简称HGSA）的振动传感器布置方法。首先，建立模型进行模态分析，得到各阶位移矩阵，通过参数对比建立最优参数组合；其次，采用随机搜索机制对位移矩阵进行快速搜索得到初步解；然后，通过对初步解进行反复遗传和变异迭代得到最优解；最后，以门式起重机试验装置为对象，采用模态数据分析系统分别对HGSA、和声搜索（harmony search，简称HS）和遗传算法（genetic algorithm，简称GA）得到的传感器布置方案进行对比。结果表明，HGSA得到的测点频率响应函数峰值更大，能够更加有效地反映结构的振动响应。该方法为起重机械振动监测传感器安装提供了一种新手段。

摘要:结构早期微损伤和环境噪声导致监测数据中损伤信息难以有效提取和辨识，针对此问题，提出一种基于马氏距离（Mahalanobis distance，简称MD）和经验模态分解（empirical mode decomposition，简称EMD）的结构损伤信息量化提升方法。首先，结构健康监测数据通过EMD，得到多阶本征模态函数（intrinsic mode function，简称IMF），利用IMF的能量变化提取损伤敏感分量；其次，以分段马氏距离累积量（Mahalanobis distance cumulates，简称MDC）作为损伤信息量化提升的评价指标，根据其概率密度函数面积建立马氏距离累积量的累积停止准则；最后，通过数值模拟和模型试验数据验证了本研究方法在结构损伤信息提取和量化提升上的适用性和有效性。研究结果表明：结构损伤发生后各阶IMF能量转移明显，选择转移能量占自身能量多的IMF及相对能量变化率为正的多阶IMF作为损伤敏感分量，能够实现比原信号更好的损伤识别效果；利用MDC值概率密度函数面积变化作为累积停止准则，可实现微小损伤的有效识别。

摘要:为了降低汽车室内噪声，提高乘坐舒适性，进行了利用动力吸振器降低车内噪声的方法研究。针对某款SUV车型在开发过程中后排噪声超出乘客接受范围的问题，经噪声测试、主观评价并结合工作振型（operational deflection shape，简称ODS）分析，确定副车架在200~300 Hz频段下与车身产生了较大共振耦合。提出在副车架上增加有阻尼动力吸振器的方案，建立吸振器数学模型，通过测试吸振器固有频率以选用合适的吸振器。同时，对副车架进行振动传递函数（vibration transfer function，简称VTF）测试，以确定吸振器的安装位置，并通过试验验证了该方案的有效性。研究结果表明，副车架在增加吸振器优化后，能够将后排212 Hz的峰值噪声降低4 dB，在232 Hz降低6 dB，同时在200~250 Hz频带内平均降低了3 dB，能够起到良好的降噪效果。该方案为汽车振动噪声控制提供了一种工程化解决思路。

摘要:提出了基于结构应变响应的动态载荷识别方法。首先，开展结构动态响应理论分析，推导结构动态响应的应变表达，构建基于应变响应的动态载荷识别模型；其次，基于D-optimal算法，对应变响应采集所涉及的贴片数量和方位进行优化计算；然后，以方形悬臂薄板和汽车拖曳臂的动态载荷识别为例，分别进行正弦和随机载荷的识别，分析识别激励的误差来源；最后，采用Pearson相关系数和拟合系数，衡量识别载荷与原始载荷的相似程度和幅值差异情况。结果表明，方形薄板识别激励与原始激励吻合较好，拖曳臂识别激励与原始信号的波形基本保持一致，但幅值有一定的差异。

摘要:为满足移动机械臂高精度、低抖动的作业需求，提出一种基于修正非对称组合正弦函数（modified asymmetry combined sine function， 简称MACSF）的振动抑制轨迹规划方法。首先，针对传统非对称组合正弦函数（asymmetry combined sine function， 简称ACSF）存在加速度突变、启停阶段不稳定等问题，以驱动函数加加速度连续平滑为目标，采用改进型组合正弦函数设计加加速度时间窗口中的加速阶段和减速阶段，以降低移动机械臂的关节力矩波动；其次，通过叠加组合方法求出满足约束条件的通用型驱动函数；最后，基于机器人操作系统（robot operating system ， 简称ROS）搭建移动机械臂抑振算法验证平台，并使用该平台在样机场景下进行了一系列实验验证。结果表明，MACSF方法能够有效抑制移动机械臂的瞬态振动和残余振动（动态作业过程中振幅优于1 mm），从而验证了该方法的有效性和实用性。

摘要:针对升船机同步轴运动过程中的扭矩监测及变化趋势预测问题，提出了一种基于应变传感器的非接触式测量方法，实现了升船机同步轴扭矩的实时在线监测。在此基础上，基于历史监测数据，采用变分模态分解（variational mode decomposition，简称VMD）算法提取扭矩信号直流分量，降低扭矩预测计算量，使扭矩预测模型更适用于实际工作环境。针对同步轴运动过程起始点无法辨别、监测数据时序不一致性的问题，提出一种基于模糊熵的同步轴运动起始点检测方法。利用长短时记忆（long short-term memory，简称LSTM）神经网络算法建立了升船机同步轴扭矩预测模型，并利用历史监测数据对预测模型进行验证。结果表明：利用模糊熵对起始点进行检测可以改善各个样本间在时序上的差异性，从而提升扭矩预测精度；在所有扭矩测点处，预测精度相较于基础的阈值判断预测方法可至少提升27.5%；在机械结构和工况最复杂的同步轴系统齿轮箱连接处，扭矩预测的精度最少提升42.9%。该预测模型可真实准确预测同步轴扭矩变化，具有较好的工程应用价值。

摘要:为了研究车辆振动对高速列车制动系统温度和振动特性的影响，首先，建立了高速列车整车动力学模型，通过线路试验验证了该模型的有效性；其次，建立了盘-块制动系统热机耦合有限元模型，通过对比仿真与试验摩擦块界面温度分布，验证了该模型的正确性；最后，基于车辆动力学模型获得的振动环境，研究了简谐激励和轨道不平顺激励作用下制动系统的温度和振动特性。结果表明：与忽略车辆振动相比，当简谐激励频率为转频20倍时，制动系统的振动加速度均方根值增加了304%；当考虑轨道不平顺激励时，制动系统的振动加速度均方根值增加了24%；外部激励会引起系统复杂的局部接触行为，导致摩擦块界面温度最大值和温度场分布与无外部激励相比存在一定的差异。因此，在分析评估高速列车制动系统温度和振动特性时，特别是在长大坡道制动条件下，需要考虑车辆振动环境的影响。

摘要:针对目前裂缝宽度在计算和测量中存在的不足，提出基于黏结滑移理论的斜裂缝宽度计算方法。针对实际在役构件所受荷载不能确定和裂缝宽度无法准确计算的局限，提出分别根据弯曲变形量和剪切变形量计算钢筋混凝土柱的横向裂缝和斜裂缝宽度的计算方法和流程。在此基础上，考虑地震下钢筋混凝土柱受压弯剪共同作用的真实状态，建立位移与裂缝宽度的理论关系，提出根据水平总位移计算最大裂缝宽度的方法和流程。试验分析表明，在压弯剪复合受力状态下，根据所提方法计算钢筋混凝土柱的最大裂缝宽度具有较高的准确性，能够反映裂缝宽度随位移增长的动态演变过程，且可根据横向裂缝以及斜裂缝的数值比例判断钢筋混凝土柱的破坏模式。

摘要:针对基于故障数据图像的诊断方法所需训练数据严重不足以及在小样本故障库条件下诊断准确率较低等问题，提出了一种基于深度卷积生成对抗网络（deep convolutional generative adversarial networks， 简称DCGAN）的扩充滚动轴承故障小样本库的方法，以丰富故障信息，在小样本故障库条件下提高故障诊断准确率。为了改善传统算法易产生的棋盘格效应，设计上采样卷积（up-sampling convolution， 简称USCONV）层，将传统DCGAN算法与双线性插值的上采样及卷积相结合，对故障数据小波变换图像进行训练学习，输出逼真的生成样本。该模型针对多种故障情况，在小样本故障库条件下能准确完善数据集，缓解过拟合等问题，提高了再诊断的准确性。实验结果表明，USCONV层对棋盘格问题有明显改善，小样本库扩充后诊断模型对包含多种故障情况的测试集识别率由91.67%提升至98.96%，证明了该方法的可行性和有效性。