[發明專利]一種基于絕對傳遞率函數的傳遞路徑分析方法

有效

• 申請號: 201710392052.1
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107346300B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 王彤;黃英杰
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/15
• 分類號: G06F17/15;G06F17/16
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔;徐曉鷺

1.基于絕對傳遞率函數的傳遞路徑分析方法，其特征在于，所述方法用于機械結構的傳遞路徑分析，該方法包括：

針對所述機械結構的各個子系統傳遞率函數進行計算，經過歸一化處理后消除矩陣病態問題，得到該結構的各個子系統之間的絕對傳遞率函數；

針對試驗獲取的動態數據獲取結構在真實激勵下的動態響應；

根據獲得的絕對傳遞率函數和真實激勵下的動態響應得到每個子系統的貢獻度，并利用主分量分析得到最終的貢獻度大小排序；

所述機械結構的各個子系統的貢獻量是由絕對傳遞率函數和動態響應信號構成的:

當機械結構系統為線性系統的時候，任意子系統的響應由其它子系統對其的貢獻度疊加構成：

其中，x_k為目標點k處的貢獻度，為子系統i到目標點k處的絕對傳遞率函數；x_i為各個子系統處的響應信號；n為子系統數目，為目標點k上的激勵對目標點本身所產生的響應信號；

每個子系統的貢獻度為：

目標點自身的貢獻度為：

2.根據權利要求1所述的基于絕對傳遞率函數的傳遞路徑分析方法，其特征在于，所述絕對傳遞率函數由傳遞率函數計算得到，具體過程為：

系統傳遞率函數TF的定義為:當激勵作用在i號子系統上的時候，X_j/X_i的值，其中X_j為j號子系統信號，X_i為i號子系統信號：

絕對傳遞率函數ATF的定義為：當激勵作用在i號子系統上的時候，除了i、j號子系統其余子系統信號為零時，X_j/X_i的值：

公式(3)中，E_i為子系統i上的激勵，E_k為除i外其它子系統上的激勵；公式(4)中E_i為子系統i上的激勵，E_j為子系統j上的激勵k為目標點，s_k為除了i、j號子系統其余子系統信號；

將傳遞率函數用頻響函數的形式表達：

公式(5)中的T_ij為傳遞率函數，其中H_jj表示子系統j的原點頻響函數，而H_ij表示子系統j到子系統i的頻響函數；

由ATF的定義得到：

其中Z_ii、Z_jj、Z_ij、Z_ji分別為機械結構系統阻抗矩陣各位置的值；

由此，得到：

將TF寫成矩陣形式，其逆矩陣為：

T^-1＝Zdiag(H₁₁,…,H_nn) (9)

當i≠j的時候，第i行j列的TF的逆的值表示成：

T_ij^-1＝Z_ijH_ii (10)

由式(10)推得：

構造矩陣T^Ae，T^Ae為將ATF矩陣對角線值替換成-1后的矩陣，同時，構造對角矩陣T^Adiag，T^Adiag對角線的值為ATF矩陣對角線值，將以上(11)、(12)式寫成整體形式有：

T·T^Ae＝-T^Adiag (13)

公式(13)中的T為系統傳遞率函數TF的矩陣形式。

3.根據權利要求1所述的基于絕對傳遞率函數的傳遞路徑分析方法，其特征在于，對所得到的傳遞率函數進行歸一化處理，消除傳遞率函數計算過程中出現的病態問題；

歸一化處理方法采用Z-score標準化法；

采用Z-score標準化方法對傳遞率函數進行處理，將傳遞率函數歸一化為均值為0、方差為1的數據集：

其中，x_T為傳遞率函數值，μ_T、σ_T分別為傳遞率函數的均值和方差。

4.根據權利要求1至3任一項所述的基于絕對傳遞率函數的傳遞路徑分析方法，其特征在于，對求得的各個子系統的貢獻度進行主分量分析，將得到的子系統的貢獻度振動量級矩陣進行主分量分析，將矩陣標準化后，建立相關系數矩陣，得到的前n階特征值，對應的各主成分的貢獻率，根據前n階主成分得分，使用其貢獻率進行加權，得到各個子系統的總得分。