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三向压电悬臂梁振动能量采集器的研究 预览
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作者 马骁骏 永刚 +1 位作者 刘进军 范胜波 《振动与冲击》 CSCD 北大核心 2018年第22期57-66,共10页
为实现空间各方向振动能量的获取,设计了一种压电悬臂梁式三维振动能量采集器.系统动力学建模以及势函数和非线性磁铁力的分析,揭示了采集器通过双稳或单稳振荡特性而有效获取空间各方向振动能量的机制.仿真模拟和实验测试结果表明,对... 为实现空间各方向振动能量的获取,设计了一种压电悬臂梁式三维振动能量采集器.系统动力学建模以及势函数和非线性磁铁力的分析,揭示了采集器通过双稳或单稳振荡特性而有效获取空间各方向振动能量的机制.仿真模拟和实验测试结果表明,对于一定带宽和强度的随机激励,系统至少存在一个最优的初始磁铁间距,可在两个坐标轴方向同时实现最优机电能量转换,同时保证第三个方向上的次优.对于实际振动环境,确定一个最优的初始磁铁间距,可实现高效的、结构间距无需实时调整的振动能量获取. 展开更多
关键词 振动能量采集 压电悬臂梁 三维方向
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窄带随机激励双稳压电悬臂梁响应机制与能量采集研究
2
作者 吴娟娟 永刚 +2 位作者 乔海 刘进军 张雨阳 《物理学报》 CSCD 北大核心 2018年第21期65-81,共17页
具有中心频率的窄带随机振动是一种典型的环境振动,其振动特征与环境的变化密切相关.本文以双稳压电悬臂梁能量采集系统为研究对象,分析系统在不同磁铁间距下的等效线性固有频率特性,以带通滤波器输出一定带宽的窄带随机激励模拟环境振... 具有中心频率的窄带随机振动是一种典型的环境振动,其振动特征与环境的变化密切相关.本文以双稳压电悬臂梁能量采集系统为研究对象,分析系统在不同磁铁间距下的等效线性固有频率特性,以带通滤波器输出一定带宽的窄带随机激励模拟环境振动,研究系统的响应和能量采集特征.研究表明,对于一定带宽的窄带随机激励,一方面系统始终存在一个固定的磁铁间距使其输出达到峰值,另一方面当激励中心频率在一定范围内变化时,系统还分别存在另外两个或一个不同磁铁间距也能使系统输出达到峰值,而且该峰值特性是系统在其等效线性固有频率处诱导双稳或单稳"共振"形成的.研究结果可为具有窄带随机激励特征的振动能量采集提供一定的理论和技术支持. 展开更多
关键词 窄带随机激励 双稳压电悬臂梁 等效线性固有频率 能量采集
船只补给悬链线系统运动特性分析 预览 被引量:1
3
作者 吴卫国 谭振东 +2 位作者 王振涛 永刚 杜尊峰 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期126-132,共7页
船只索道补给越来越广泛用于两船或船岸之间物资传送,本文综合考虑船只与锚泊系统的耦合以及船只运动对索道的影响,通过计算波浪中船只补给悬链线系统的动力学响应,得到了船只补给悬链线系统的运动特性,为系统设计提供依据。运用索道悬... 船只索道补给越来越广泛用于两船或船岸之间物资传送,本文综合考虑船只与锚泊系统的耦合以及船只运动对索道的影响,通过计算波浪中船只补给悬链线系统的动力学响应,得到了船只补给悬链线系统的运动特性,为系统设计提供依据。运用索道悬链线理论和有限元方法,对模型进行了计算,并对数值模拟结果和理论结果进行了比较。结果表明:数值模拟结果和理论结果整体吻合较好;三级海况下,连接设备时应将船只侧面对着固定物,连接点应在船只的中心线上。高海况条件下,应考虑垂荡的影响,理论模型简化因素较多,索道跨距80 m之后,应以仿真分析模型为主。 展开更多
关键词 船只补给 悬链线系统 运动特性 动力学响应 有限元方法
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基于磁化电流法的双稳压电悬臂梁磁力精确分析
4
作者 张雨阳 永刚 +2 位作者 谭丹 刘进军 范胜波 《物理学报》 CSCD 北大核心 2017年第22期154-166,共13页
双稳压电悬臂梁结构常常用于振动能量采集系统,其中的非线性磁力与系统势函数和动力学方程的建立紧密相关,非线性磁力的正确分析和精确计算对系统振动响应和能量采集效果的准确预测至关重要.本文采用形状函数分析方法,通过悬臂梁弯曲斜... 双稳压电悬臂梁结构常常用于振动能量采集系统,其中的非线性磁力与系统势函数和动力学方程的建立紧密相关,非线性磁力的正确分析和精确计算对系统振动响应和能量采集效果的准确预测至关重要.本文采用形状函数分析方法,通过悬臂梁弯曲斜率的整体积分计算,得到了悬臂梁末端的运动轨迹及其末端磁铁精确的位置与姿态,并由此根据磁化电流理论建立了双稳压电悬臂梁能量采集系统的磁力计算模型,给出了末端磁铁受到的水平轴向磁力和竖直纵向磁力及其合磁力的变化规律.数值模拟发现,随着末端磁铁竖直纵向位移逐渐增大,磁铁受到的水平轴向磁力和竖直纵向磁力都会依次由排斥力转变为吸引力,从而导致磁力合力的方向会随磁铁位移发生跨越两个象限的大幅度变化.实验验证表明,磁力计算结果与实验测量结果符合良好,其精确度优于现有文献方法的精度,因此本文的方法可以准确预测双稳压电悬臂梁振动过程的磁力变化规律. 展开更多
关键词 振动能量采集 双稳悬臂梁系统 磁力计算 磁化电流
基于Duffing振子的信号频谱重构随机共振研究 预览
5
作者 赖志慧 饶锡新 +1 位作者 刘建胜 永刚 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第21期9-16,共8页
针对信号特征频率和采样频率所要求的匹配关系对Duffing振子变尺度随机共振的限制,研究一种频谱重构的信号预处理方法,并进一步提出基于Duffing振子的信号频谱重构随机共振方法。该方法通过引入频谱重构参数实现信号特征频率的灵活转化... 针对信号特征频率和采样频率所要求的匹配关系对Duffing振子变尺度随机共振的限制,研究一种频谱重构的信号预处理方法,并进一步提出基于Duffing振子的信号频谱重构随机共振方法。该方法通过引入频谱重构参数实现信号特征频率的灵活转化,与变尺度方法和阻尼比参数调节方法相结合,可以实现任意信号特征频率和采样频率下的Duffing系统的大参数随机共振,从而扩展其在微弱信号处理中的应用。数值仿真和故障诊断实例分析均验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 DUFFING振子 随机共振 频谱重构 变尺度 故障诊断
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基于频域信息交换的随机共振研究 被引量:1
6
作者 刘进军 永刚 +1 位作者 赖志慧 谭丹 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第22期193-206,共14页
针对经典随机共振检测大参数信号的困难,提出了基于频域信息交换的随机共振方法,并根据相移的单边带信号调制理论阐述了频域信息交换的随机共振机理.为了克服变尺度随机共振采样频比的制约,给出了基于变尺度频域信息交换的随机共振信号... 针对经典随机共振检测大参数信号的困难,提出了基于频域信息交换的随机共振方法,并根据相移的单边带信号调制理论阐述了频域信息交换的随机共振机理.为了克服变尺度随机共振采样频比的制约,给出了基于变尺度频域信息交换的随机共振信号检测方法.数值模拟和信号检测性能分析表明,基于变尺度频域信息交换的随机共振方法具有更有效的采样频比,更便于工程实际的应用. 展开更多
关键词 随机共振 信号检测 频域信息交换 尺度变换
飞机起落架动力学建模及着陆随机响应分析 被引量:2
7
作者 吴卫国 孙建桥 +1 位作者 永刚 贾腾 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期1228-1239,共12页
针对飞机起落架弹性结构特征的动力学建模及其离散结构简化响应分析问题,利用哈密顿变分原理,提出并建立了弹性结构的起落架动力学模型。根据此动力学模型,可自由选择起落架的结构离散数量进行动力学方程的求解和响应分析。以某型飞机... 针对飞机起落架弹性结构特征的动力学建模及其离散结构简化响应分析问题,利用哈密顿变分原理,提出并建立了弹性结构的起落架动力学模型。根据此动力学模型,可自由选择起落架的结构离散数量进行动力学方程的求解和响应分析。以某型飞机着陆过程为研究实例,使用随机模拟方法,通过模拟飞机着陆下沉速度、初始位移和路面不平度,分析了飞机着陆过程起落架的随机响应特征,确定了起落架的实际动力学性能和应力应变特性,为后续起落架的结构参数优化及其疲劳性能分析提供了基础参考依据。 展开更多
关键词 飞机起落架 动力学建模 弹性结构 哈密顿变分原理 随机响应
三稳系统的动态响应及随机共振 被引量:7
8
作者 赖志慧 永刚 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第20期77-88,共12页
以平衡点参数p,q构造出一类对称三稳势函数,进而提出微弱信号和噪声共同驱动的三稳系统模型.深入研究并总结参数p,q对势垒高度△U_1,△U_2及两势垒高度差的影响.从定常输入的角度提出了系统稳态解曲线的概念,并进一步研究低频谐波信号... 以平衡点参数p,q构造出一类对称三稳势函数,进而提出微弱信号和噪声共同驱动的三稳系统模型.深入研究并总结参数p,q对势垒高度△U_1,△U_2及两势垒高度差的影响.从定常输入的角度提出了系统稳态解曲线的概念,并进一步研究低频谐波信号输入时系统的输出动态响应.引入噪声,三稳系统在合适的参数条件下实现随机共振,从稳态解曲线的角度分析了噪声诱导的三稳系统随机共振机理.最后研究了阻尼比k和平衡点参数p,q对系统随机共振的影响. 展开更多
关键词 三稳系统 动态响应 随机共振 稳态解曲线
单稳系统的脉冲响应研究 被引量:2
9
作者 永刚 赵跃 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第21期204-213,共10页
针对单稳系统检测脉冲信号的参数调节方法很难达到理想随机共振效果的难点,本文提出了脉冲序列整体平移的方法.该方法不采用系统参数调节,而是通过偏移量的设置来实现并达到增强单稳随机共振的目的.为了减小单稳脉冲响应波形的失真,探... 针对单稳系统检测脉冲信号的参数调节方法很难达到理想随机共振效果的难点,本文提出了脉冲序列整体平移的方法.该方法不采用系统参数调节,而是通过偏移量的设置来实现并达到增强单稳随机共振的目的.为了减小单稳脉冲响应波形的失真,探讨了该方法减小脉冲响应失真的机理.在噪声存在的情况下,揭示了该平移方法调节噪声使噪声产生积极作用从而改善单稳随机共振的机理,表明所提方法有利于含噪脉冲信号的检测. 展开更多
关键词 单稳系统 脉冲信号 噪声
外加磁场压电悬臂梁能量采集系统的磁化电流法磁力研究
10
作者 谭丹 永刚 +1 位作者 范胜波 高毓璣 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期59-66,共8页
以外加磁场压电悬臂梁能量采集系统结构为研究对象,根据磁化电流方法探讨了具有悬臂梁特征的系统结构的磁场作用力及其计算方法,给出了相应的磁力计算模型,并将计算结果与实验数据进行了对比.研究表明,磁化电流方法导出的磁力计算... 以外加磁场压电悬臂梁能量采集系统结构为研究对象,根据磁化电流方法探讨了具有悬臂梁特征的系统结构的磁场作用力及其计算方法,给出了相应的磁力计算模型,并将计算结果与实验数据进行了对比.研究表明,磁化电流方法导出的磁力计算模型存在偏差,其磁力计算误差随着磁铁间距缩小而增大.通过引入悬臂梁末端磁铁的偏转角度,对磁化电流法计算模型进行改进,得到合理的外加磁场压电悬臂梁能量采集系统的磁力计算模型,为该能量采集系统的进一步研究提供了可靠的磁力计算理论依据. 展开更多
关键词 能量采集 磁力 压电悬臂梁 磁化电流
SVD分量包络检测方法及其在滚动轴承早期故障诊断中的研究 预览 被引量:10
11
作者 永刚 郑安总 范胜波 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期794-800,共7页
针对滚动轴承早期故障的诊断问题,提出了SVD分量包络检测方法。该方法首先利用奇异值分解对一维采样时间序列进行高维空间重构,然后寻找到包含故障特征信息的子空间。再对子空间逆变换得到的分量信号进行包络分析,得到该包络信号的频谱... 针对滚动轴承早期故障的诊断问题,提出了SVD分量包络检测方法。该方法首先利用奇异值分解对一维采样时间序列进行高维空间重构,然后寻找到包含故障特征信息的子空间。再对子空间逆变换得到的分量信号进行包络分析,得到该包络信号的频谱并在该频谱中检测到滚动轴承的早期故障特征。仿真和工程实验结果验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 故障诊断 滚动轴承 分量包络检测方法 奇异值分解 包络分析
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基于Kramers逃逸速率的Duffing振子广义调参随机共振研究 被引量:10
12
作者 永刚 赖志慧 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期34-42,共9页
以二维Duffing振子的随机共振为研究对象,提出Duffing振子的广义调参随机共振.以Kramers逃逸速率为基础,建立了Du伍ng振子随机共振的判别函数,阐述了Dumng振子在不同噪声强度及信号频率输入条件下的广义调参随机共振规律,并给出了D... 以二维Duffing振子的随机共振为研究对象,提出Duffing振子的广义调参随机共振.以Kramers逃逸速率为基础,建立了Du伍ng振子随机共振的判别函数,阐述了Dumng振子在不同噪声强度及信号频率输入条件下的广义调参随机共振规律,并给出了Duffing振子广义调参随机共振的一般方法. 展开更多
关键词 DUFFING振子 随机共振 KRAMERS 逸速率 广义参数调节
一阶线性系统随机共振在转子轴故障诊断中的应用研究 预览 被引量:8
13
作者 永刚 田祥友 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第17期1-5,共5页
针对机械系统早期微弱故障信号难识别诊断问题,提出一阶线性系统调参广义随机共振的特征提取方法,该方法基于调节一阶线性系统参数,可以得到信噪比取极大值的广义随机共振现象。为得到清晰的特征信号,以可辨识性为优化目标,给出了... 针对机械系统早期微弱故障信号难识别诊断问题,提出一阶线性系统调参广义随机共振的特征提取方法,该方法基于调节一阶线性系统参数,可以得到信噪比取极大值的广义随机共振现象。为得到清晰的特征信号,以可辨识性为优化目标,给出了系统参数、信号频率、采样频率等参数之间的选择关系。滑动轴承试验台上转子轴的早期微弱故障模拟实验,验证了此方法的有效性。 展开更多
关键词 一阶线性系统 调参广义随机共振 微弱信号 故障诊断
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二阶线性系统调参共振的特征信号检测 预览
14
作者 永刚 刘瑜 +1 位作者 赖志慧 范胜波 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期491-495,共5页
以二阶线性系统为信息检测处理模型,提出二阶线性系统调参共振的特征信号检测方法。该方法利用线性系统的共振特性,得到系统响应最大值随固有频率变化的特性曲线,根据曲线中的极大值即可识别噪声中的特征信号。仿真和转子故障诊断实验表... 以二阶线性系统为信息检测处理模型,提出二阶线性系统调参共振的特征信号检测方法。该方法利用线性系统的共振特性,得到系统响应最大值随固有频率变化的特性曲线,根据曲线中的极大值即可识别噪声中的特征信号。仿真和转子故障诊断实验表明,所提出的方法原理简单,能为实际信号检测与处理提供一种可行实用的方法。 展开更多
关键词 二阶线性系统 参数调节 共振 信号检测
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基于EEMD能量熵及LS-SVM滚动轴承故障诊断 预览 被引量:11
15
作者 夏均忠 苏涛 +2 位作者 张阳 王龙 永刚 《噪声与振动控制》 CSCD 2014年第3期170-175,共6页
针对滚动轴承振动信号的非平稳特性和现实中难以获得大量典型故障样本的实际情况,提出基于集合经验模态分解(EEMD)能量熵和最小二乘支持向量机(LS-SVM)的滚动轴承故障诊断方法。首先通过EEMD分解将非平稳的原始振动信号分解成若干... 针对滚动轴承振动信号的非平稳特性和现实中难以获得大量典型故障样本的实际情况,提出基于集合经验模态分解(EEMD)能量熵和最小二乘支持向量机(LS-SVM)的滚动轴承故障诊断方法。首先通过EEMD分解将非平稳的原始振动信号分解成若干个平稳的固有模态函数(IMF);滚动轴承同一部位发生不同严重程度的故障时,在不同频带内的信号能量值会发生改变,因此可通过计算振动信号的EEMD能量熵判断发生故障的严重程度;从包含主要故障信息的IMF分量中提取的能量特征作为输入来建立支持向量机,判断滚动轴承的技术状态和故障严重程度,并选用不同核函数对诊断效果进行分析比较。实验结果表明,该方法能有效地应用于滚动轴承的故障诊断。 展开更多
关键词 振动与波 集合经验模态分解 固有模态函数 能量熵 最小二乘支持向量机 故障诊断
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弹性支撑双稳压电悬臂梁振动响应及能量采集研究 被引量:13
16
作者 高毓璣 永刚 +1 位作者 范胜波 赖志慧 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期54-66,共13页
在分析了常规刚性支撑非线性能量采集系统的研究基础上,提出外部磁铁弹性支撑的结构设想,保证系统在低强度激励条件下也能处于双稳态振荡,提高机电能量转换效率。研究表明,对于强度变化的随机激励历程,弹性支撑非线性能量采集系统... 在分析了常规刚性支撑非线性能量采集系统的研究基础上,提出外部磁铁弹性支撑的结构设想,保证系统在低强度激励条件下也能处于双稳态振荡,提高机电能量转换效率。研究表明,对于强度变化的随机激励历程,弹性支撑非线性能量采集系统不需要实时调整磁铁间距,能够更好地迎合强度时刻变化的随机激励源,实现高效的机电能量转换。 展开更多
关键词 能量采集 双稳结构 压电悬臂梁 弹性支撑
基于Hilbert谱奇异值的滚动轴承故障诊断 预览 被引量:3
17
作者 夏均忠 苏涛 +2 位作者 王龙 张阳 永刚 《噪声与振动控制》 CSCD 2014年第5期140-144,共5页
提出一种基于Hilbert谱奇异值的故障特征提取方法,将其与支持向量机结合应用于轴承故障诊断。利用小波阈值降噪的方法对拾取的轴承故障振动信号进行滤波降噪,然后利用经验模式分解将降噪信号分解为若干个IMF分量之和,对每个IMF分量进... 提出一种基于Hilbert谱奇异值的故障特征提取方法,将其与支持向量机结合应用于轴承故障诊断。利用小波阈值降噪的方法对拾取的轴承故障振动信号进行滤波降噪,然后利用经验模式分解将降噪信号分解为若干个IMF分量之和,对每个IMF分量进行Hilbert变换得到振动信号的Hilbert谱,对Hilbert谱进行奇异值分解得到反映轴承状态特征的奇异值序列,再利用奇异值作为特征向量,应用支持向量机进行轴承故障诊断,并对不同核函数的诊断结果进行了分析比较。对正常轴承、内圈故障、外圈故障、滚动体故障的实际信号的诊断验证了该方法可的有效性。 展开更多
关键词 振动与波 小波降噪 特征提取 故障诊断 Hilbert谱 奇异值分解 支持向量机
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无矾油条的秘密:膨松剂 预览 被引量:2
18
作者 永刚 赵建新 《化学教育》 CAS 北大核心 2014年第3期1-2,共2页
介绍了常见单一膨松剂、复合膨松剂以及无铝膨松剂的作用原理,以上海市浦东新区食品药品监督所对餐饮单位及早餐摊贩含铝添加剂的使用情况调查为依据,分析了个体餐饮业油条中铝超标的可能原因.
关键词 膨松剂 无铝膨松剂 无矾油条 硫酸铝钾 碳酸氢钠 酒石酸氢钾
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滚动轴承故障模式识别方法现状分析 预览 被引量:7
19
作者 夏均忠 苏涛 +2 位作者 安相璧 永刚 张阳 《噪声与振动控制》 CSCD 2013年第4期185-189,共5页
在提取滚动轴承故障特征后,如何设计合理的分类器对滚动轴承进行故障模式识别是故障诊断的关键步骤。分别介绍了粗糙集模式识别中的变精度粗糙集、统计模式识别中的最小二乘支持向量机、模糊模式识别中的模糊C均值聚类算法。分析各种方... 在提取滚动轴承故障特征后,如何设计合理的分类器对滚动轴承进行故障模式识别是故障诊断的关键步骤。分别介绍了粗糙集模式识别中的变精度粗糙集、统计模式识别中的最小二乘支持向量机、模糊模式识别中的模糊C均值聚类算法。分析各种方法的基本原理、应用和特点。研究发现,多种故障模式识别方法的融合运用是今后研究的重点方向。 展开更多
关键词 振动与波 滚动轴承 故障模式识别 变精度粗糙集 最小二乘支持向量机 模糊C均值聚类
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级联双稳Duffing系统的随机共振研究 被引量:11
20
作者 赖志慧 永刚 范胜波 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期61-69,共9页
研究了级联双稳Duffing系统的随机共振特性, 证明级联双稳Duffing系统变尺度系数、阻尼比和级数等参数的适当调节, 不仅可实现大参数信号的级联随机共振, 而且可优化单级双稳Duffing系统的随机共振特征, 即参数调节的级联双稳Duffing系... 研究了级联双稳Duffing系统的随机共振特性, 证明级联双稳Duffing系统变尺度系数、阻尼比和级数等参数的适当调节, 不仅可实现大参数信号的级联随机共振, 而且可优化单级双稳Duffing系统的随机共振特征, 即参数调节的级联双稳Duffing系统能实现比单级双稳Duffing系统更好的随机共振输出. 此外, 级联双稳Duffing系统对方波信号具有良好的滤波整形作用, 可用于实现含噪方波信号的波形恢复. 展开更多
关键词 级联双稳Duffing系统 随机共振 变尺度 参数调节
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