[發明專利]一種基于爆燃激勵辨識柴油機工作模態參數的方法及系統

有效

• 申請號: 201911314340.0
• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN110940528B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 劉星
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍士官學校
• 主分類號: G01M15/12
• 分類號: G01M15/12
• 代理公司: 杭州橙知果專利代理事務所(特殊普通合伙) 33261
• 代理人: 賀龍萍

1.一種基于爆燃激勵辨識柴油機工作模態參數的方法，其特征在于，包括步驟：

S0、分析待辨識柴油機的基本信息；根據柴油機的型號，獲取相應柴油機空間數據，對柴油機進行建模；

S1、基于待辨識柴油機的結構，布置傳感器的安裝點，貼裝振動傳感器；

S2、安裝柴油機及采集儀，搭建信號采集平臺；

S3、啟動柴油機，利用燃燒室爆燃產生無規則湍流運動，在湍流主動激勵作用下，對柴油機進行自激勵，振動傳感器采集柴油機工作狀態下的振動信號；啟動柴油機，待工作穩定后，將工作速度調至最高，使其滿足白噪聲激勵的工作條件，實現對柴油機的激勵；

S4、采集儀從振動傳感器獲取所述振動信號，利用模態辨識軟件對柴油機的工作模態進行辨識，獲取柴油機的工作模態參數；

其中步驟S2具體為：

S2.1、將柴油機放置到穩定的平臺上；

S2.2、將振動傳感器與采集儀進行數據連接；

步驟S4具體為：

將采集儀的Signature信號特征測試分析模塊采集的振動信號導入Specture testing譜分析模塊獲取柴油機的固有頻率、阻尼；在將辨識出的頻率、阻尼參數導入到ODS工作變形分析模塊獲取柴油機的振型；

柴油機的動力學方程如下所示：

方程中[M]、[C]、[K]矩陣分別代表質量、阻尼、剛度矩陣；{x}、分別是位移、速度、加速度列向量；{F}是驅動柴油機燃燒室中的柴油燃燒產生的激勵力；對上述方程進行傅里葉變換，可以得到：

{X(ω)}＝{G(ω)}{F(ω)}

因此：

其中：

{X(ω)}＝{G(ω)}{F(ω)}中的模態模型是N個諧振模式的線性組合，并表示機床的動態特性；i表示虛部，ω_r表示固有頻率；ζ_r表示阻尼比；{φ_r}表示模態振型因子；{L_r}表示模態參與因子；上標字母T和H表示矩陣轉置。

2.一種基于爆燃激勵辨識柴油機工作模態參數的系統，其特征在于，包括：貼裝模塊，用于基于待辨識柴油機的結構，布置傳感器的安裝點，貼裝振動傳感器；所述傳感器根據柴油機結構的特點采用均勻布點，柴油機的結構特點包括水腔、型腔；

平臺搭建模塊，用于安裝柴油機及采集儀，搭建信號采集平臺；

激勵模塊，用于啟動柴油機，利用燃燒室爆燃產生無規則湍流運動，在湍流主動激勵作用下，對柴油機進行自激勵，振動傳感器采集柴油機工作狀態下的振動信號；柴油機在壓燃的瞬間，氣缸內中的壓力迅速上升至最高爆發壓力Pz；

辨識模塊，用于采集儀從振動傳感器獲取所述振動信號，利用模態辨識軟件對柴油機的工作模態進行辨識，獲取柴油機的工作模態參數；

所述系統還包括：

基本信息分析模塊，用于分析待辨識柴油機的基本信息；

所述平臺搭建模塊包括：

柴油機放置模塊，用于將柴油機放置到穩定的平臺上；

連接模塊，用于將振動傳感器與采集儀進行數據連接。

所述獲取柴油機的工作模態參數具體為：

將采集儀的Signature信號特征測試分析模塊采集的振動信號導入Specture testing譜分析模塊獲取柴油機的固有頻率、阻尼；在將辨識出的頻率、阻尼參數導入到ODS工作變形分析模塊獲取柴油機的振型；

柴油機的動力學方程如下所示：

方程中[M]、[C]、[K]矩陣分別代表質量、阻尼、剛度矩陣；{x}、分別是位移、速度、加速度列向量；{F}是驅動柴油機燃燒室中的柴油燃燒產生的激勵力；對上述方程進行傅里葉變換，可以得到：

{X(ω)}＝{G(ω)}{F(ω)}

因此：

其中：

{X(ω)}＝{G(ω)}{F(ω)}中的模態模型是N個諧振模式的線性組合，并表示機床的動態特性；i表示虛部，ω_r表示固有頻率；ζ_r表示阻尼比；{φ_r}表示模態振型因子；{L_r}表示模態參與因子；上標字母T和H表示矩陣轉置。