PMM tests in a circulating water channel and nonlinear analysis

As a result of frequent marine disasters leading to the loss of human life and pollution of vast areas of the ocean, ship manoeuvrability has become a very important characteristic of ship design. Among several recent experimental techniques to determine ship manoeuvrability, the most popular is captive model testing using a planar motion mechanism (PMM). This article describes some tests, analyses, and results of PMM tests in a circulating water channel (CWC) using a model of a training ship. The hydrodynamic forces and moments acting on a model of the training ship Shioji Maru in pure yawing motion were measured, and hydrodynamic derivatives were obtained using two different methods of analysis: singular value decomposition (a least-squares fit method) and Fourier analysis. Derivatives obtained from the tests were used to simulate the turning trajectory of the actual ship, and these were compared with the results of sea trials. The results indicate that both methods of analysis yield fairly similar derivatives. The simulation results were also found to be a close match with the trial results. Received: February 7, 2002 / Accepted: May 14, 2002 Address correspondence to: K. Shoji (shoji@ipc.tosho-u.ac.jp)     

基于电压移位调制的三点式四象限变流器

介绍了三点式变流器的拓扑结构、特点以及工作原理,对电压移位调制的几种排列方式及原理进行了说明,着重对电压移位调制的谐波特性进行了数学分析,利用双重傅立叶级数的方法推导了三点式变流器的谐波含量及分布,最后给出了仿真波形。其结果验证了理论分析的正确性。     

路面非周期一维温度场的傅里叶级数解

首先把路面温度场简化为非周期一维温度场,用分离变量法得到齐次边界条件下与温度场基本方程相容的傅里叶级数;然后用格林公式在边界展开热传导方程,得到傅里叶级数系数的常微分方程组,并用拉普拉斯变换求解;最后用实测数据标定的材料参数预测路面温度场。分析结果表明：傅里叶级数第4项仅在-0.1℃～0.1℃范围内波动;初始温度扰动对温度场有短时影响,如果扰动深度增大则影响时间变长;用实测数据标定模型后,模型可以较准确地预测路面温度场,标准差为1.88℃。     

一种改进的分数阶Fourier变换目标检测算法

传统的信号检测和噪声分离方法只限于在时域或是频域进行,如果信号和背景噪声有很强的时频耦合,就难于在时频域得到好的检测结果。对此提出了分数阶Fourier变换检测算法做出改进,新的算法具有解除时频耦合和抑制噪声的特性,当选择合适的旋转角度使之与处理信号相匹配,就可以在分数阶Fourier域获得较好的检测结果。仿真实验中利用改进的分数阶Fourier变换算法对运动目标进行检测,结果表明新的分数阶Fourier算法的检测性能优于原分数阶Fourier变换。     

时频分析法在高压水泵启动过程分析中的应用

对水泵机组振动信号分析中短时傅立叶变换的时间分辨率和频率分辨率的设定、窗函数的选取进行了研究，以短时傅立叶变换方法为基础分析高压水泵振动信号，克服了单纯采用快速傅立叶变换进行分析的不足．结果表明：用时频分析法对离心式高压水泵的启动过程进行分析不但可以准确确定各频率成份在启动过程中的变化，还可以确定某些外界的干扰信号，为判断水泵运行是否正常和故障原因提供了有力的依据．     

基于傅立叶变换的变元可分离核函数的确定方法

利用傅立叶变换分析的方法提出了支持向量机理论中核函数与傅立叶变换的关系 ,并就两者的关系给出了一些有意义的新定理和相关的证明 ,证明了基于傅立叶变换的核函数在一定条件下必定满足Mercer条件 .在这些重要结论的基础上 ,可利用傅立叶变换分析核函数的特性 ,确定核函数 .特别是当核函数的变元可分离时 ,傅立叶变换在核函数分析中的意义就更加重要     

基于HHT方法的电气化铁道谐波检测与分析

将希尔伯特-黄变换(HHT)方法用于电气化铁道谐波检测中.由于电气化铁道谐波电压、电流信号中基波能量很大,其它次数的谐波能量相对较小,使得经验模态分解 (EMD)方法在应用中出现模态混叠现象,不能准确地提取任意频率的谐波信号.为改善经验模态分解过程中产生的模态混叠现象,本文采用Yang提出的基于Fourier变换的EMD方法对电气化铁道谐波信号进行筛分.通过该方法可以有效地提取出任意频率的谐波分量,进而计算其Hilbert谱.通过对电气化铁道牵引变电所实测谐波电压、电流数据进行分析,结果表明:利用改进的HHT方法可以得到电气化铁道各次谐波准确的时频分布.最后通过HHT方法计算出各次谐波电压、电流含有率及总谐波电压、电流畸变率,并对计算结果进行分析.HHT 方法为电气化铁道谐波检测与分析提供了一种新的途径.     

中厚耦合板结构的振动特性分析

基于Mindlin板理论,采用改进傅立叶级数的方法对任意弹性边界条件和耦合条件下的耦合板进行了振动分析。为建立通用的结构模型,在耦合板结构的耦合边上均匀布置六种类型线性约束弹簧模拟耦合条件,在非耦合边上布置五种类型的线性约束弹簧模拟边界条件。耦合板结构的弯曲振动位移函数和面内振动位移函数表示为标准的二维傅立叶余弦级数和辅助级数的线性组合,通过辅助级数的引入,解决了位移导数在边界不连续的问题。利用Hamilton原理建立求解方程,推导出中厚耦合板结构的振动控制方程的矩阵表达式,通过求解矩阵方程可以得到耦合板结构的固有频率和响应。通过数值仿真分析计算,并与有限元结果和实验进行比较,验证了该方法的准确性。     

利用声压信号基于HHT方法识别结构模态参数

文章基于结构振动声辐射的近场声压信号,结合Hilbert-Huang变换推导出声压信号和结构模态参数的关系,实现了利用声压信号对结构模态参数的识别。该方法既结合了声压信号非接触测量的优点,也结合了HHT适合处理非线性非平稳信号的优点,且只需适当一位置近场声压测量值,就可以准确地识别结构的固有频率和模态阻尼比。数值模拟实例也表明了该方法准确有效,为工程实际中结构的模态参数识别提供了一种新的简单实用方法。     

基于声波频谱特征的土体障碍物超声探测分析

为了探究超声波法对土体中障碍物的探测效果,以上海市某地区的黏性土为介质设计了室内试验,并通过改变土的含水率和超声探测距离来研究不同因素对超声探测效果的影响。通过傅里叶变换对试验结果进行频谱特征分析,分别从含水率、探测距离、障碍物三个方面分析不同影响因素下接收信号的频谱变化规律。研究结果表明：随着含水率的增大,接收信号的频谱畸变程度减小,曲线上的突变点减少;随着探测距离的增大,接收信号的频谱畸变程度增大,曲线上的突变点增多;在含水率较低的情况下,障碍物的存在对接收信号频谱的影响忽略不计,在含水率较高的情况下,障碍物的存在会导致接收信号的频谱畸变程度增大,可以从频谱上进行识别。