基于TVAR的非平稳工况转子故障诊断技术研究

分析比较了基于时变参数自回归模型(TVAR)时频分析方法与基于非参数模型的典型传统时频分析方法--STFT、CWD对非平稳信号进行分析时的时频性能和特点,TVAR方法得出的时频图具有分辨率高、无交叉干扰项以及计算速度快等优点.基于TVAR分析了从转子实验台上采集的加速过程无故障及故障状态下的振动信号,分析结果有效地揭示了变速非平稳过程转子振动信号的特性和故障特征.仿真和实验都证明TVAR非常适用于旋转机械非平稳振动信号分析.     

基于改进EEMD和WVD联合时频分析的车轮多边形状态识别方法

为了准确识别高速列车车轮多边形状态以及磨耗幅值,提出了一种改进的聚合经验模态分解(EEMD)与魏格纳-威尔分布(WVD)相结合的随机振动信号联合时频分析方法;利用相关系数法和频谱分析来评估筛选轴箱振动加速度信号经EEMD分解后的变量,然后进行WVD计算,在保持WVD高时频分辨率的同时可有效抑制交叉干扰项;应用该方法分析了周期性车轮多边形磨耗与现场实测随机车轮多边形磨耗引起的轴箱振动加速度信号。研究结果表明:利用EEMD-WVD二维时频谱的主频率可识别车轮多边形状态,利用EEMD-WVD三维时频能量谱的能量幅值分布可评估车轮多边形磨耗幅值,最大误差为0.3%;将改进EEMD和WVD联合时频分析方法的识别结果与短时傅里叶变换、小波分解、WVD传统时频分析方法进行对比,表明此方法应用时无需改变任何参数,自适应强,保留了WVD高时频分辨率的特点,而且可有效抑制EEMD产生的模态混叠现象和WVD产生的交叉干扰项,验证了所提出联合时频分析方法的有效性及其优势,为高速动车组车轮多边形识别和评估提供了新的技术途径。      

基于LabVIEW的电机振动数据分析平台

建立了基于LabVIEW的电机振动数据分析平台.该平台主要由频谱分析模块和时频分析模块两部分构成.通过频谱分析模块实现幅度谱、功率谱分析以及频率峰值计算;而时频分析模块可用来进行时间与频率联合分布强度的分析.将两组交流电机调速系统振动测试数据应用于该分析平台,测试结果表明:所建立的振动数据分析平台能够方便、有效地对振动测试数据进行频谱分析与图形显示,对测试数据中的干扰信号具有一定的处理功能,具有仪器化的人机界面,操作简单方便.     

柴油机气门漏气故障时频分析诊断研究

气门是柴油机的关键部件之一,故障率较高,如果出现故障将严重影响柴油机的性能.文中介绍了时频分析理论.利用时频分析方法对柴油机正常和排气门漏气故障状态下的缸盖和机体表面振动响应信号进行了分析,2种状态下结果区别明显,说明时频分析方法能够应用于柴油机的故障诊断和状态监测.     

基于小波分析的大型回转支承故障特征信号的提取

现场的测试及分析发现，门座式起重机回转支承的局部损伤及由缺陷类故障所引起的低频振动信号由于受到系统高频固有振动及其他背景噪声的干扰而难以分离，小波分析以其良好的时频局部化分析特性，弥补了传统信号分析方法如傅立叶变换、短时傅立叶变换等的不足，较好地实现了对信号全貌及其局部特性的双重分析．文中提出利用小波分析方法的特性有效地提取回转支承装置在强噪声等复杂背景下的局部损伤及缺陷类等故障信息．     

一种交流电机故障诊断中的特征提取与强化

为提高电机故障诊断的准确率和有效性,提出了一种故障特征提取与强化的新方法.即在对所采集的交流电机振动加速度信号进行数据预处理之后,用盲源分离方法进行独立振动源的分离,然后采用小波包分析方法进行特征提取,并进行特征频带的简化及特征强化处理,特征强化后的数据作为交流电机故障诊断模型的输入.该方法通过对振动加速度信号进行分离,能够分离出混合信号中的独立振动源,提高了故障特征提取的正确率和准确度;通过对特征频带化简,减少了故障诊断模型的输入,进而简化了模型的结构;特征强化使模型能够更有效地识别故障状态.     

基于时频分析的柴油机活塞环故障振动诊断研究

活塞环是柴油机的关键部件之一，如果出现故障将严重影响柴油机的性能．文中介绍了时频分析理论，利用时频分析方法对柴油机正常和活塞环故障状态下的机体表面振动信号进行了分析，提取了特征信息，两种状态下结果区别明显，说明时频分析方法能够作为柴油机的故障诊断和状态监测的有效工具和方法．     

动车组牵引电机轴承健康状态评估与预测

论文提出了一种基于长短期记忆网络(LSTM)的动车组牵引电机轴承健康状态评估与预测的方法.首先在动车组牵引电机轴承的时域、频域以及时频域内,进行退化特征提取,并以相关性、单调性和鲁棒性为原则,进行敏感特征选取;然后,采用深度学习网络,对所选取的退化特征进行特征融合,在此基础上,计算最小量化误差(MQE)并构建健康指数(HI)退化曲线;最后,基于LSTM的动车组牵引电机轴承的健康状态,进行评估与预测,同时运用人工神经网络(ANN),对牵引电机轴承的健康状态进行评估预测.进而并对两种评估预测的结果进行比较分析,结果表明:采用LSTM的评估预测精度较ANN的高,而且性能更优,更适合于动车组牵引电机健康状态的评估与预测.     

基于维格纳高阶矩谱的柴油机故障诊断

为解决柴油发动机故障振动信号分析过程中的不稳定性和非线性,使用切片维格纳三谱来分析柴油机振动信号的时频分布,柴油机故障信号的切片维格纳三谱表明,每一种故障均具有各自的特征,从而为区分不同柴油机故障提供了信息依据.     

基于维格纳高阶矩谱的柴油机故障诊断

为解决柴油发动机故障振动信号分析过程中的不稳定性和非线性,使用切片维格纳三谱来分析柴油机振动信号的时频分布,柴油机故障信号的切片维格纳三谱表明,每一种故障均具有各自的特征,从而为区分不同柴油机故障提供了信息依据.     

高速列车对站房振动噪声影响的试验研究

为研究列车通行对综合交通枢纽振动噪声的影响,以成渝高铁沙坪坝站为工程背景,通过现场试验实测了站房候车厅、站台、轨道板的振动加速度以及候车厅、站台区域、轨行区的辐射声压. 通过对实测信号分别进行了时域分析和1/3倍频程分析,探究了列车作用下站房的振动传递规律及噪声辐射特性. 结果表明:在列车运行荷载作用下,站房与站台的结构振动优势频段为10.0～80.0 Hz,振动随振源距离的增大而减小,站台到候车厅总振级衰减最大值达到13.5 dB;轨道板峰值振动加速度级出现在400.0 Hz处,约为101.0 dB;对候车厅而言,噪声声压级的优势频段为20.0～2 500.0 Hz,列车进站总声压级比列车出站高0.5～1.3 dB（A）;对站台而言,噪声的优势频段为125.0～1 000.0 Hz,列车出站总声压级为86.3 dB（A）,比列车进站时高1.3 dB（A）;对轮轨噪声自身,其优势频段为200.0～2 500.0 Hz,列车进站噪声总声压级为91.1 dB（A）,较列车出站时高3.2 dB（A）.      

小半径曲线钢轨波磨激扰下列车车内振动噪声特性

为探究小半径曲线钢轨波磨与车内振动噪声的关系,以高铁站区线路中出现的钢轨波磨为对象,开展了实车试验与轨面平直度现场测试;采用同步压缩小波变换提取了车厢内部振动与噪声信号的时频特征,并引入全局小波功率谱和小波能量比对信号进行量化分析;建立了波磨严重程度与车厢内振动噪声水平的关联关系,对比了车体与走行部构件之间动力响应的差异,探讨了波磨所在曲线半径对车内振动噪声的影响。研究结果表明：在小半径曲线地段,车厢内振动与噪声信号的优势频率为500～550 Hz,与钢轨波磨引起的轮轨冲击频率一致,且该频段的能量在波磨严重区段愈加显著;轴箱与转向架构架振动信号在500～550 Hz频带也存在能量峰值,而轴箱振动信号中出现的330、1 046 Hz等峰值频率被一系悬挂有效过滤,使得构架振动响应中未见此频率成分;在车厢内采集的各项信号中,车体垂向振动响应与钢轨波磨沿线路里程的分布特征最为相关,而车内噪声、纵/横向振动、侧滚运动的相关性次之,摇头运动的相关性最低;与直线和大半径曲线相比,小半径曲线区段的车体振动与噪声水平受钢轨波磨的影响更为显著。     

The Modified Multiple Model Switching Tuning Control Application in AVC

In the complex mechanical vibration environment, the dominant frequency of the system varies remarkably and swiftly under various running conditions, which also characterizes uncertainty and time-variation. It is very impending and important to suppress or isolate the detrimental vibrations related to the above memtoned system with active vibration control (AVC) technology. This paper presented the improved linear quadratic gaussian (LQG) control scheme with a specified filter to realize broadband disturbance/noise attenuation and assure intensive suppression of vibration at the key vibration frequency, then applies and modifies the multiple model switching tuning (MMST) control method by disturbance observation to track the variation of dominant vibration component timely. The effectiveness and superiority of the presented control method were demonstrated by numerical simulation and AVC experiment on a flexible cantilever beam under sweeping excitation.     

高速铁路桥梁全封闭声屏障结构噪声特性

开展了高速铁路桥梁和桥梁-全封闭声屏障典型结构断面的振动和噪声测试,建立了高速铁路桥梁-全封闭声屏障系统结构噪声的快速多极边界元法(FMBEM)数值预测模型,深入分析了板件的车致振动与结构噪声辐射的相关性和时频特性,并以此验证了FMBEM数值预测模型求解结构噪声的准确性;对比分析了有、无全封闭声屏障工况下32 m简支箱形梁桥结构噪声的空间和频域分布特性,并比较了FEBEM与边界元法(BEM)的计算效率。分析结果表明:桥梁-全封闭声屏障系统板件的振动与噪声的频谱分布规律基本一致;受全封闭声屏障隔声作用和梁体遮蔽作用的影响,距箱梁底板表面0.3 m处测得的噪声信号基本反映了底板的结构噪声特性,其余测点则不同程度地受到其他板件或轮轨系统辐射噪声的影响;计算与实测噪声的幅频特性吻合较好,峰值处计算误差在1.5 dB以内;全封闭声屏障的安装导致桥梁板件的振动和结构噪声均减小,也改变了桥梁周围的声场分布特性,桥梁板件表面场点的总声压级降低了0.8 dB,梁体下方地面场点总声压级增大了4.1~9.4 dB;梁体斜上方场点总声压级增大了9.6~18.1 dB,桥梁-全封闭声屏障结构顶部局部区域的结构噪声比无声屏障的桥梁大12.4 dB以上;FMBEM计算耗时为传统BEM的1/3,计算更为高效。      

基于全卷积神经网络的机车信号降噪

机车信号从钢轨提取轨道电路信号作为行车凭证，其译码输出性能对列控系统的可靠性和安全性有直接影响. 但列车运行过程中，机车信号不可避免地混入大量噪声和干扰，译码前需要降噪以提高准确性. 为此，提出一种基于全卷积神经网络（fully?convolutionalnetworks,?FCN）的机车信号降噪方法，该方法利用基于原始波形“端到端”处理方式的FCN，直接从时域对机车信号进行降噪处理，以提高信噪比（signal-to-noise?ratio，SNR）；并利用仿真和实测数据对本方法进行了实验. 结果表明:相较于传统基于频谱的滤波方法，本方法对带内干扰有更显著的效果，采用FCN能使机车信号信噪比提高8～14 dB，可有效降低带内噪声.      

无衍射光三角测量信号的小波去噪处理

提出将小波分析法用于无衍射光三角测量系统的信号去噪处理,以提高系统的测量精度及速度,使系统的优良特性能育分实现。描述了应用小波分析法的理论依据,给出了仿真及实验结果,并与主成分分析法的去噪效果进行了比较。     

基于AMESim电控空气悬架系统性能仿真研究

基于AMESim软件建立1／4空气悬架系统模型,利用Matlab软件设计空气悬架系统控制器,使用Matlab和AMESim对空气悬架系统进行联合仿真。白噪声路面信号输入下的联合仿真结果分析表明,安装主动空气悬架系统车辆的最大振动加速度与振动加速度均方根、平均车身高度、动载荷均比安装被动空气悬架系统的车辆小,该仿真结果符合有关主动空气悬架系统的一般研究结论,该控制方法可以有效提高车辆的平顺性。     

基于目标级联分析法的车下设备悬挂参数优化设计

为改善高速列车运行舒适度和车下悬挂设备的振动水平,建立了车辆-设备系统垂向动力学模型,推导了车辆系统振动加速度频率响应函数;结合轨道不平顺激励谱函数计算了车下悬挂设备振动加速度均方根,联合人体舒适度加权滤波函数计算了车体振动参考点的垂向舒适度指标;引入目标级联分析(ATC)法逐层分解车辆-设备系统振动指标,构建了车辆-设备系统两层指标分解数学模型,采用指数罚函数策略协调两层振动指标之间的耦合问题;提出了以车辆运行舒适度和车下悬挂设备振动加速度为指标的多目标优化方法,建立了以车下设备悬挂刚度和阻尼为设计变量的优化模型;联合车下设备悬挂参数动力吸振器(DVA)设计法对比探讨了ATC法在复杂车辆系统参数优化设计中的应用效果。分析结果表明:与DVA设计法相比,ATC法优化后车辆中部舒适度在300 km·h-1工况下提高了8.5%,设备振动水平减小了约20%;在全速域区间,ATC法对车体中部的振动衰减是DVA设计法的2倍,且对设备的振动衰减比DVA设计法大4.5 dB;与优化前相比,ATC法优化后车辆中部舒适度指标最大提升了15%,设备振动加速度减小了0.18 m·s-2。由此可见,ATC法可以运用于复杂轨道车辆结构参数优化设计中,能有效改善车辆系统的振动水平,也可为车下设备悬挂参数优化设计提供指导。      

基于光电位移检测的振动主动被动复合控制

用位置敏感探测器检测振动信号，与传统的加速度传感器相比，提高了系统检测精度，缩短了响应时间，减小了时滞对隔振性能的影响．建立了振动主动被动复合控制系统的动力学模型，设计制作了实验装置，并对隔振性能进行了实验测试．实验结果表明，振动主动被动复合控制兼有主动控制和被动控制的优点，具有良好的隔振效果，在频率10～1500Hz基础激励范围内，动传递率低于20％．     

基于SVD的柴油机振动信号盲分离预处理

在利用独立分量分析对缸盖振动信号进行盲分离时,原始采样信号不满足独立分量分析的基本假设,而且缸盖振动信号信噪比较低,影响分离的速度和精度.采用小波阈值降噪的方法进行了降噪处理,提高了信噪比.采用奇异值分解的方法估计了缸盖振动的独立源数,并对缸盖振动信号进行了白化处理,为独立分量分析的应用建立了基础.