[發明專利]一種結合非線性檢測的滑動副間隙值快速識別方法

有效

• 申請號: 202010344825.0
• 申請日: 2020-04-27
• 公開（公告）號: CN111473761B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 劉杰;胡兵兵;王昌達;逯丹鳳;武秋敏
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01B21/16
• 分類號: G01B21/16;G01B21/02;G01M7/02;G06F30/20
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 弓長

本發明公開了一種結合非線性檢測的滑動副間隙值快速識別方法，首先利用高斯白噪聲隨機信號作為激勵源對含滑動副的非線性機械結構進行振動測試，并利用測量間隙位置處的位移響應信號；根據測得的位移響應信號，利用替代數據法生成對應的替代位移響應信號，并計算對應的EMD能量熵；根據計算得到的原始位移響應信號和替代位移響應信號的EMD能量熵進行差異顯著度檢驗；利用通過差異顯著度檢驗的原始位移響應信號，計算其概率密度函數二階導數，并繪制其對應的曲線，根據曲線拐點對應的橫坐標實現滑動副間隙值的快速識別。通過本發明的方法進行識別，過程所需數據信息少、計算效率高，能夠實現滑動副間隙值的快速動態監測。

技術領域

本發明屬于非線性系統參數辨識技術領域，涉及一種結合非線性檢測的滑動副間隙值快速識別方法。

背景技術

考慮到部件間相對直線運動的需要，各種機械裝備中都存在著滑動副機構。為了保證滑動副機構間的相對滑動，滑動副結合面之間不可避免地存在間隙。這類間隙的存在將改變結構的動力學特性，對機械裝備的整體運行穩定性和使用性能也會產生不良影響。間隙值是指滑動副部件結合面間縫隙的大小，其是表征滑動副間隙非線性的關鍵參數，也是后續控制間隙對機械裝備不良效應的直接作用對象。滑動副間隙值過小，會引起滑動機構卡死，從而導致機械裝備無法正常工作。滑動副間隙值過大，會加劇結合面部件間的接觸碰撞，從而影響機械裝備的穩定性和使用壽命。根據機械裝備的動態響應信號，結合適合的非線性參數識別方法獲取含滑動副間隙的非線性結構的間隙值，有助于了解該機械結構的性能狀態，并為后續通過間隙動態補償來減弱滑動副間隙對機械裝備性能的不良影響奠定基礎。因此，研究一種結合非線性檢測的滑動副間隙值快速識別方法具有重要的學術意義和工程價值。

目前，針對滑動副間隙非線性，現有技術主要是利用復雜的優化算法結合結構的動態特征信息、間隙位置處的位移響應信息以及激勵源信息實現滑動副間隙值的識別。這類方法所需數據信息較多，且計算效率較低，無法實現滑動副間隙值的快速動態監測。此外，滑動副間隙非線性的分段特性使得只有當間隙位置處的位移響應幅值超過間隙值時才會激起結構的間隙非線性，即在進行間隙值識別之前需要進行間隙非線性狀態檢測。因此，有必要針對滑動副間隙非線性，研究結合非線性檢測的滑動副間隙值快速識別方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種結合非線性檢測的滑動副間隙值快速識別方法，解決了現有技術中存在的所需數據信息較多、計算效率較低的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種結合非線性檢測的滑動副間隙值快速識別方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1、利用高斯白噪聲隨機信號作為激勵源對含滑動副的非線性機械結構進行振動測試，并利用位移傳感器測量間隙位置處的位移響應信號；

步驟2、根據測得的位移響應信號，利用替代數據法生成對應的替代位移響應信號；

步驟3、對原始位移響應信號和替代位移響應信號進行EMD分析，并利用得到的本征模式分量計算對應的EMD能量熵；

步驟4、根據計算得到的原始位移響應信號的EMD能量熵和替代位移響應信號的EMD能量熵進行差異顯著度檢驗；

步驟5、利用通過差異顯著度檢驗的原始位移響應信號，計算其概率密度函數；

步驟6、對獲得的位移響應的概率密度函數進行二階求導，并繪制其對應的曲線，根據曲線拐點對應的橫坐標實現滑動副間隙值的快速識別。

本發明的特點還在于：

步驟1中所施加的激勵力為服從正態分布的高斯白噪聲隨機信號，所測量的結構動態信號為滑動副間隙位置處的位移響應信號。

步驟2中具體采用Schreiber-Schmitz迭代替代數據法生成與原始滑動副間隙位置處位移響應信號x(t)對應的20組替代位移響應信號x_i^t(t)i＝1,2,...20。