[發明專利]一種數控裝備實驗模態分析方法

有效

• 申請號: 200910193883.1
• 申請日: 2009-11-12
• 公開（公告）號: CN101718613A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 李斌;毛新勇;毛寬民;劉紅奇;魏要強;劉濤;尹玲;陳琳
• 申請（專利權）人: 東莞華中科技大學制造工程研究院;華中科技大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01H1/00
• 代理公司: 東莞市華南專利商標事務所有限公司 44215
• 代理人: 劉克寬

技術領域：

本發明屬于數控裝備性能參數分析技術領域，尤其涉及一種數 控裝備實驗模態分析方法。

背景技術：

國內外很早就開始用實驗模態分析的理論和方法對機械結構動 態特性進行了系統的研究，并且已形成了較成熟的分析儀器和商用 軟件。傳統的模態參數識別系統是基于傳遞函數的測試和分析進行 參數識別的，即同時測得系統的各個激勵和響應信號，進行FFT操 作，得到傳遞函數矩陣，用模態分析理論通過對試驗導納函數的曲 線擬合，識別出結構的模態參數。這種傳統的實驗模態分析系統已 經廣泛的用在數控裝備結構的模態參數識別上了，在本領域屬于公 知，例如見中國專利申請號為：200610171541.6，發明名稱為：數 控裝備加工動力學特性測試分析系統，基于輸入輸出信號分析的整 套測試分析的軟件平臺。中國專利申請號為：87107568.7，發明名 稱為：模態分析計算機優化算法，提供了假設輸入為白噪聲的模態 參數提取方法。以上這些系統或者算法都是通過測試激勵響應信號， 或假設輸入為白噪聲的情況下來進行的。但是，對于重、大型數控 裝備這些儀器和軟件難以使用，主要問題是由于重、大型數控裝備 每個部件質量大，若采用力錘敲擊，敲擊力小了其能量難以激發出 所需要的模態，敲擊力大了又可能對裝備造成破壞；若采用激振器 激勵，常規激振器的功率也難以激發出所需要的模態，特大功率激 振器不僅激振頻率低難以滿足數控裝備頻率特性的要求，而且價格 昂貴，安裝復雜。如果只需利用響應數據便可進行參數辨識，這無 疑是一大優點。這樣便可對工作情況下的機械及結構進行所謂“在 線(Online)模態分析”。這不僅使那些無法測得載荷的工程結構 的模態分析成為可能，而且在實際工作狀態下辨識的模態參數能更 確切地反映結構的實際動態性能。考慮現實系統總存在一定程度的 非線性，適用的線性模態模型也應該在實際負載工作點上辨識建立。 但目前基于環境噪聲的工作模態分析方法的前提是假定未測量激勵 信號為關注頻段的隨機白噪聲擾動。顯然，這個對激勵的假設對所 有含有旋轉部件的機械系統并不適用，因為除去隨機擾動，這些機 械系統還受到由于旋轉部件引起的諧波擾動。如果諧波頻率接近該 結構的固有頻率，則上述模態分析方法將不能準確識別出模態參數， 并且在實際數控裝備工作激勵中，旋轉部件引入諧波干擾還將是時 變的，這更增加了分析的困難。因此，急需研究一種新的面向重、 大型數控裝備的實驗模態分析方法。

發明內容：

本發明的目的旨在克服現有技術之不足，提供一種數控裝備實 驗模態分析方法。

本發明主要通過如下技術方案來實現發明目的：

一種數控裝備實驗模態分析方法，它包括如下步驟：

1)“自激勵”輸入，利用數控裝備運動規律給數控裝備輸入自 激勵信號，通過“自激勵”對數控裝備結構產生輸入激勵；

2)在分析數控裝備各部件激勵響應敏感點的基礎上，獲取數控 裝備響應幅度較大的點作為參考點和響應點，并優化布置參考點和 響應點；

3)自激勵信號在參考點和響應點產生自激勵響應，采集所述參 考點和響應點在自激勵響應后產生的響應信號；

4)使用所述參考點和響應點的響應信號識別出系統的固有頻 率；

5)對采集數據進行分析再處理，利用所述固有頻率得到振型；

6)基于峰值法對參考點和各響應點的固有頻率所得振型進行處 理，得出數控裝備結構的動態特性參數。

在本發明中，其中步驟1)所述“自激勵”為數控裝備運行狀態 下由數控裝備本身產生的寬頻帶激勵。

在本發明中，其中步驟1)所述“自激勵”由數控裝備各運動軸 空運行產生。

在本發明中，其中所述步驟2)由加速度傳感器完成。

在本發明中，其中所述步驟3)由數據采集模塊完成。

在本發明中，其中所述步驟5)由自激勵軟件分析模塊完成。