基于传递函数的多点振动响应频域预测的实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种载荷未知条件下多点振动响应频域预测的实验装置、两种传递函数获取方法、以及利用该实验装置在不相关多源未知载荷联合激励工况环境下根据系统已知测点的频域振动响应预测未知测点的频域振动响应的方法。基于传递函数和载荷识别的振动响应预测方法步骤：首先利用历史载荷和测点振动响应求解所有载荷点到已知测点和未知测点的传递函数；然后利用工况环境下已知测点的振动响应和所有载荷点到已知测点的传递函数识别工况环境下不相关多源频域载荷；最后利用识别的工况环境下不相关多源频域载荷和载荷到未知测点的传递函数来预测工况环境下未知测点的频域振动响应。本发明专利技术可用于多源不相关载荷未知情况下，利用已知测点的频域振动响应对未知结点频域振动响应进行预测。

Experimental apparatus and method for frequency domain prediction of multi point vibration response based on transfer function

The invention relates to a multi-point vibration response experiment device, frequency domain prediction of a load transfer function under the condition of unknown two acquisition methods, and the use of the experimental device in the related multi-source unknown load combined excitation of working conditions according to the method of frequency domain vibration frequency domain vibration system known point prediction of responses unknown point response. Step response prediction method of vibration transfer function and load identification based on: firstly, using historical load and vibration measuring points of response to load all known points and unknown point transfer function; and then use the measured vibration response under conditions known point load and all point to known not related to frequency domain load transfer function identification of multi-source conditions under the environment of the measuring point; finally identify working conditions not related to multi-source frequency load and load to the unknown point transfer function to predict the operating conditions measured vibration response of unknown frequency. The proposed method can be used to predict the frequency response of unknown nodes in the frequency domain of the unknown nodes under the condition that the multi-source uncorrelated loads are unknown.

【技术实现步骤摘要】
基于传递函数的多点振动响应频域预测的实验装置及方法
本专利技术涉及一种载荷未知条件下多点振动响应频域预测的实验装置、两种传递函数获取方法、以及利用该实验装置在不相关多源未知载荷联合激励工况环境下根据系统已知测点的频域振动响应预测未知测点的频域振动响应的方法。
技术介绍
随着工业与控制技术的发展与进步，航空航天、船舶、大型机械、桥梁等领域的工程结构发展越来越复杂化、大型化、智能化。在机械设计、航海航天工程中振动是不得不考虑的设计因素，尤其是在设计与使用中振动响应过大造成的机械损伤、桥梁坍塌、航海航天事故更是屡见不鲜。但有些工况下结构的某些结点振动响应不能直接测量，这使得对结点振动的控制与减振设计成为机械设计的困难。若利用系统的动力学模型和所受多源不相关频域载荷来求解不能直接测量结点的振动响应，将会遇到以下困难：首先建立大型设备的模型将会非常困难，很难求取其传递函数；其次，在很多情况下，结构所受的所受多源不相关频域载荷也是不能直接测量的，如导弹在空中飞行、海洋平台等大型建筑物受风浪及交通激励作用等工况情况下，很难对作用于结构的外载荷进行直接测量或计算，或者有时因载荷作用点不可到达，使这种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种载荷未知条件下多点振动响应频域预测的实验装置，其特征在于，包括：线性时不变的系统、多个能产生不相关平稳随机激励的激励源、记录每个激励源载荷大小的激励传感器和布置在系统上记录系统振动的多个响应传感器，激励源每次加载的位置和方向均固定不变，所述多个响应传感器分布在系统的各个地方，位置和方向均固定不变，能反映系统的主要振动。

【技术特征摘要】
1.一种载荷未知条件下多点振动响应频域预测的实验装置，其特征在于，包括：线性时不变的系统、多个能产生不相关平稳随机激励的激励源、记录每个激励源载荷大小的激励传感器和布置在系统上记录系统振动的多个响应传感器，激励源每次加载的位置和方向均固定不变，所述多个响应传感器分布在系统的各个地方，位置和方向均固定不变，能反映系统的主要振动。2.根据权利要求1所述的载荷未知条件下多点振动响应频域预测的实验装置，其特征在于，所述实验装置采用的振动结构为一端简支一端固支的梁，该振动结构作为线性系统；采用两个不相关激励源，一个为振动台激励，由振动传感器记录振动台输入的振动激励，另一个为PCB力锤锤击激励，采用内置在力锤头部的力传感器记录力激励，且激振台的激励点和锤击的激励点的位置和方向均固定不变；所述梁结构上布置有多个振动传感器测量简支梁的振动，能反映该梁的主要振动，将所述多个振动传感器中的若干个作为已知响应点的传感器，若干个作为未知结点的传感器以用于多个响应点的振动响应预测。3.独立载荷激励历史实验数据下基于一元线性回归模型的传递函数获取方法，其特征在于，包括：载荷未知条件下生成多点振动响应频域预测的历史实验数据：利用多个激励源多次分立施加不同谱形、不同量级的多组平稳随机载荷激励输入，而且量级逐渐增大，通过激励传感器分别测得载荷大小其自功率谱分别为通过布置在系统上的多个响应传感器分别测得测点j的响应输出其自功率谱分别为其中，i表示不相关多激励源的载荷点编号，i＝1,2,…,m，m为不相关多激励载荷个数；j为测点编号，j＝1,2,…,n，n表示所有响应测点的个数；ω表示频率；ai表示载荷点i多次分立施加的不同谱形、不同量级的载荷编号，ai＝1,2,…,bi；bi表示多次分立施加的不同谱形、不同量级的载荷总个数；对系统载荷点i依次单独施加平稳随机载荷激励fi，计算其自功率谱为测得系统在该激励下的测点j的振动响应yji，并计算其自功率谱则载荷点i对响应测点j的传递函数幅频特性|Hj,i(ω)|满足：由于载荷点i对响应测点j的传递函数幅频特性Hj,i(ω)是线性时不变系统的固有特性，与载荷和响应无关，如果不存在测量噪声，由(1)式，载荷点i的自功率谱和响应测点j的自功率谱之间存在比例关系，其比值即传递函数模的平方|Hj,i(ω)|2；多次分立施加不同谱形、不同量级的载荷输入其自功率谱分别为分别测得测点j的响应输出其自功率谱分别为利用一元线性回归模型(2)进行拟合，使用最小二乘法求得斜率，得到传递函数模的平方|Hj,i(ω)|2，如式(3)所示：其中，表示系统偏差，表示系统偏差的估计，表示为均值等于0、方差为σi的白噪声，表示响应测点j在载荷点i的bi次载荷激励下振动响应的均值，表示载荷点i的bi次载荷的均值，表示识别出的传递函数幅频特性的模的平方；为验证该方法的正确性和最小二乘法可以消除测量噪声和系统弱非线性的影响，将识别出的传递函数幅频特性与基准传递函数|Hj,i(ω)|2进行比较，以验证其识别传递函数的正确性和精度。4.根据权利要求3所述的独立载荷激励历史实验数据下基于一元线性回归模型的传递函数获取方法，其特征在于，为了识别所有载荷点到所有响应测点的传递函数|Hj,i(ω)|2，需要做m组分立载荷激励下的响应实验，每组的实验次数bi≥1，且需要测量分立载荷激励和所有响应测点的频域响应5.不相关多源载荷联合激励历史数据下基于多元一次线性回归模型和最小二乘广义逆的传递函数获取方法，其特征在于，包括：1)利用多个激励源联合产生多组不相关平稳随机激励，而且量级逐渐增大，从而实现了一种不相关多源载荷联合施加实验环境，通过激励传感器分...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成，詹威，张忆文，赖雄鸣，何霆，陈叶旺，洪欣，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建,35