基于分数阶Fourier变换轴系扭转振动的研究

发布时间：2017-04-13 16:26

  本文关键词：基于分数阶Fourier变换轴系扭转振动的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：轴系扭振是由于作用在匀速转动轴上的扭矩发生变化而产生的振荡波动，可看作对匀速转动轴的频率调制，且调制后的信号为近似于LFM信号的调频信号。工程中应用较多的希尔伯特变换解调法只能用来处理窄带信号，且其是一种积分变换，对解调出的结果进行了低通滤波处理，而这会导致在解调出的调制信号两端和有突变的中间部位产生边缘飞翼和衰减波动，使检测结果的误差很大。 分数阶Fourier变换在时频平面内的某个分数阶Fourier域中对给定的调频信号具有很好的能量聚集性，而高斯白噪声等干扰均匀分布在整个时频平面内，不会出现能量谱的聚集现象，同时在分析多分量的LFM信号时可以解除时频耦合，克服交叉项的干扰，降低信号处理过程的复杂度。另外，分数阶Fourier变换是一种线性变换，可借助快速Fourier变换实现，所以处理过程简便，极大地减少了计算量。利用分数阶Fourier变换的这些特性就可实现对轴系扭振的测量。 本文在用Riccati传递矩阵法求出轴系扭振模拟实验系统固有特性的基础上，采用预判法与分数阶自相关相结合的方法对轴系振动信号进行检测和参数估计，得出了轴系扭振信号的各个参数值，并采用Clean法对不同强度的多分量LFM信号在分数阶Fourier域进行了分离，抑制并消除了强分量LFM信号对弱分量LFM信号的遮蔽干扰。 另外，为了减少检测过程中边频带的干扰，突出能量谱的峰值，并提高参数估计的精确度，采用平滑伪Wigner-Ville分布抑制了交叉项的干扰。同时分别做了对轴系扭振模拟实验系统进行单分量扭振激励和多分量扭振激励的加载实验的仿真，运用分数阶Fourier变换对轴系的振动信号进行分析，仿真结果表明，得出的扭振激励信号的各参数值与加载的实验参数值之间的误差非常小，能将其应用到轴系扭振的测量中。
【关键词】：分数阶Fourier变换 轴系扭振 线性调频信号 参数估计
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH113.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题背景及研究意义10-11
• 1.2 轴系扭振测量的发展及现状11-12
• 1.3 分数阶 Fourier 变换的发展历史及应用12-14
• 1.4 本文研究的主要内容14-16
• 第2章 轴系扭振测量的原理与方法16-24
• 2.1 轴系扭振的调制原理16-17
• 2.2 轴系扭振的测量方法17-21
• 2.3 弯曲振动的消除21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 分数阶 Fourier 变换的理论与算法研究24-45
• 3.1 时频表示与时频分布24
• 3.2 分数阶 Fourier 变换的定义24-28
• 3.2.1 分数阶 Fourier 变换的基本定义25-26
• 3.2.2 分数阶 Fourier 变换的其他定义26-28
• 3.3 分数阶 Fourier 变换的基本性质28-31
• 3.4 离散型分数阶 Fourier 变换31-32
• 3.4.1 量纲归一化原理31
• 3.4.2 分数阶 Fourier 变换的离散运算31-32
• 3.5 分数阶自相关与模糊函数32-33
• 3.6 分数阶 Fourier 变换在 LFM 信号检测与参数估计中的应用33-44
• 3.6.1 分数阶 Fourier 变换处理 LFM 信号的基本原理33-38
• 3.6.2 多分量 LFM 信号的检测和参数估计38-39
• 3.6.3 多分量 LFM 信号的强弱分离39-44
• 3.7 本章小结44-45
• 第4章 轴系扭振模拟实验系统固有特性的分析45-53
• 4.1 轴系扭振模型的建立45-46
• 4.2 轴系扭振固有特性的计算46-52
• 4.2.1 轴系扭振力学模型的简化46-47
• 4.2.2 转动惯量和扭转刚度的计算47-50
• 4.2.3 Riccati 传递矩阵法50-52
• 4.3 本章小结52-53
• 第5章 分数阶 Fourier 变换在轴系扭振测量中的应用53-67
• 5.1 轴系扭振模拟实验系统的搭建53-55
• 5.2 轴系扭振实验仿真55-61
• 5.2.1 单分量扭振激励下的轴系扭振55-58
• 5.2.2 多分量扭振激励下的轴系扭振58-61
• 5.3 交叉项的分析与抑制61-62
• 5.4 关于轴系扭振测量的其他方法的讨论62-65
• 5.4.1 能量算子解调法62-63
• 5.4.2 实验仿真63-65
• 5.5 本章小结65-67
• 结论67-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果73-74
• 致谢74-75
• 作者简介75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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  本文关键词：基于分数阶Fourier变换轴系扭转振动的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：304020