基于阶次提取的旋转机械转子运行状态模态分析方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种基于阶次提取的旋转机械转子运行状态模态分析方法，涉及振动信号处理与系统参数识别领域。所述方法能够避免旋转机械转子在工作状态下产生的谐波干扰，从而提高模态参数识别的可靠性。适用于旋转机械转子运行状态下的振动模态参数识别。本发明专利技术的方法包括：基于瞬时频率估计的阶比跟踪算法提取运行状态下旋转机械转子的阶次振动信号；针对提取出来的信号运用模态识别算法进行模态参数识别。

Modal analysis method of rotating machine rotor running state based on order extraction

The embodiment of the invention discloses a method for analyzing the running state of rotating machinery rotor based on order extraction, which relates to the field of vibration signal processing and system parameter identification. The method can avoid the harmonic interference generated by the rotor of the rotating machine in the working state, thereby improving the reliability of the modal parameter identification. It is suitable for vibration modal parameter identification of rotor of rotating machinery. The method of the invention comprises: instantaneous frequency estimation based on order extraction order vibration signal of rotating machinery rotor running state tracking algorithm; modal parameter identification based on modal identification algorithm using the extracted signal.

【技术实现步骤摘要】
基于阶次提取的旋转机械转子运行状态模态分析方法
本专利技术涉及转子振动信号处理与转子模态参数辨识领域，尤其涉及运行状态下的振动模态分析领域。
技术介绍
振动模态分析是获取机械结构动态特性不可或缺的手段，是振动控制、结构状态监测、减震降噪、机械结构故障诊断、有限元模型修正及确认的基础。目前，主要方法有：有限元法、基于输入输出模态数据的传统试验模态分析法和基于仅有输出数据的运行状态模态分析法。有限元法对于求解转子和周围结构一起组成的旋转机械问题时有很突出的优点。但实际工程中，由于结构复杂边界条件、结构物理参数和部件连接状态等不确定因素的影响，很难建立准确的有限元模型。传统的试验模态分析通常在实验室内完成，试验状态易于控制，测量信噪比较高。旋转机械的试验模态分析主要在非工作状态下进行模态测试，由于缺少陀螺力矩等因素的影响，与其运行状态下的测试结果可能存在较大区别。传统的运行状态模态分析法，一般要求结构处于具有宽频特征的激振力作用下，而对于旋转机械，各旋转部件的运转将引起与转速密切相关的谐波分量，给结构模态参数识别造成很大困难。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的问题，本专利技术实施例提供了一本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于阶次提取的旋转机械转子运行状态模态分析方法，其特征在于，所述方法将自适应滤波阶比跟踪技术与模态识别算法相结合，用于转子的模态参数识别；首先，基于瞬时频率估计的自适应Vold‑Kalman滤波阶比跟踪技术，提取出转子运行状态振动信号，再在仅有响应的情况下通过频域空间域分解法得到转子的模态参数。

【技术特征摘要】
1.基于阶次提取的旋转机械转子运行状态模态分析方法，其特征在于，所述方法将自适应滤波阶比跟踪技术与模态识别算法相结合，用于转子的模态参数识别；首先，基于瞬时频率估计的自适应Vold-Kalman滤波阶比跟踪技术，提取出转子运行状态振动信号，再在仅有响应的情况下通过频域空间域分解法得到转子的模态参数。2.根据权利要求1所述的基于阶次提取的旋转机械转子运行状态模态分析方法，其特征在于，所述基于瞬时频率估计的自适应Vold-Kalman滤波阶比跟踪技术，提取出转子运行状态振动信号的具体过程为：步骤一：针对所述旋转机械转子的振动信号，利用瞬时频率估计法计算出转子的转速；步骤二：根据所述转速，结合自适应Vold-Kalman滤波阶比跟踪技术提取出阶次信号。3.根据权利要求2所述的基于阶次提取的旋转机械转子运行状态模态分析方法，其特征在于，其中，所述步骤一的具体过程如下：步骤1.1，根据机械转子升降速过程中的稳定转速阶段，确定稳定转速对应的频率值；步骤1.2，以机械稳定旋转时，某一时刻的频率值为峰值搜索起始点，顺次进行峰值搜索；步骤1.3，在搜索过程中保证在升速阶段，前一时刻的频率不大于后一时刻的频率值，在降速阶段前一时刻的频率不大于或不小于后一时刻的频率值；步骤1.4，搜索过程中将不满足步骤1.3中条件的特殊点剔除，结合样条插值法，得到转轴旋转频率，从而得到转速信号。4.根据权利要求2所述的基于阶次提取的旋转机械转子运行状态模态分析方法，其特征在于，其中，所述步骤二的具体过程如下：步骤2.1，建立系统模型：系统的状态方程为：a(k)＝Fa(k-1)+BU(k)+ψ(k)(8)系统的观测方程为：Y(k)＝Ca(k)+ξ(k)(9)上两式子中，a(k)是k时刻的系统状态，U(k)是k时刻对系统的控制量；F和B是系统参数Y(k)是k时刻的测量值，C是观测系统观测矩阵，ψ(k)和ξ(k)分别表示状态方程和观测方程的噪声，均为高斯白噪声；步骤2.2，估算系统的最优化输出，首先利用所述系统的状态转移矩阵预测下一个状态的系统，设现在系统状态是k，根据系统的模型，基于系统的上一状态而预测出现在状态：a(k|k-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彤，祖志华，范新亮，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32