由于在短样本条件下Hilbert-Huang变换（Hilbert-Huang transform,简称HHT）识别模态参数的精度主要受经验模态分解（empirical modal decomposition,简称EMD）模式混合和随机减量法（random decrement technology,简称RDT）提取自由衰减响应时平均次数不足的影响,针对这两个影响因素,引入带宽限制信号抑制EMD的模式混合,提高EMD的精度;并引入分层抽样技术,提出基于拟合偏差和样本量的层权确定方法来进行多次识别,然后加权平均,提高RDT的总平均次数。仿真试验和应用实例表明,结合分层抽样的限制带宽EMD识别模态参数的方法能提高短样本条件下HHT识别模态参数的精度。

研究了形状记忆合金（shape memory alloy，简称SMA）机敏结构的振动主动控制，为克服SMA的热滞效应，提高SMA的动态响应速度，提出一种交替驱动SMA驱动组元的控制方案，设计与开发一种多路宽量程SMA交替驱动恒流源。在简要介绍研究背景与设计思路的基础上，以控制器PIC18F4620单片机和高电压大功率功率放大器OPA549为核心，详细阐述恒流源系统构成与核心部件、系统软硬件设计思路、功能指标和开发过程。通过构建实验模型结构和实验平台，进行了基于交替驱动SMA机敏柔性结构振动主动控制实验。实验结果表明，该驱动恒流源具有稳定恒流控制效果，结合SMA机敏结构交替驱动方案实现结构振动主动控制效果良好，并适用于其他需要多路大电流恒流源的科研场合。

为了有效地消除流体压力信号中的噪声,提出了一种基于小波变换的自适应滤波算法,该算法针对信号和噪声经小波变换后在不同尺度上的特征不同,先对信号进行小波多尺度分解,然后对各尺度分解的信号分别选用不同的滤波参数,进行自适应滤波处理,并用该方法对液压系统运行中采集的压力信号进行降噪处理。试验结果表明,该方法比普通的自适应滤波方法能更有效地消除流体压力信号中的噪声。

为减小自动档汽车在原地换挡时由于变速箱的扭矩扰动产生的冲击与振动,提出了汽车原地换挡时半主动液压阻尼拉杆(hydraulic damping strut,简称HDS)的设计分析方法。首先,对原地换挡的冲击与振动机理进行了理论分析;其次,构建了汽车原地换挡时的动态响应评价指标,建立了包含半主动液压阻尼拉杆的整车13自由度(degrees of freedom,简称DOFs)动力学模型,根据力分担的方法对半主动HDS的动态特性参数进行了优化分析;最后,采用整车13自由度动力学模型对汽车原地换挡时加半主动HDS和不加半主动HDS时的动态响应评价指标进了分析,并通过试验对座椅导轨的加速度进行了测试。研究结果表明,加入半主动HDS减小了汽车原地换挡时的冲击与振动。

为实现泵站管道工作状态的在线监测,保障其安全稳定运行,提出一种基于排列熵算法（permutation entropy,简称PE）的泵站压力管道监测方法。该方法充分发挥排列熵算法计算简单和敏感度高等优点,适宜于处理非线性、非平稳信号,通过在关键部位设置传感器获取泵站管道的振动信号,利用信号子序列熵值的变化判断泵站管道振动状况。将该方法应用于景电工程二期七泵站管道的运行监测,通过设置不同的运行工况进行实例验证。结果表明,在开关机组瞬间,振动信号子序列熵值的最大幅差达到0.37,机组稳定运行期间子序列熵值的最大幅差仅为0.07,根据其熵值的变化可快速方便地识别出泵站管道的运行状态,具有较高的精度与可靠度。该方法为泵站管道运行状况的在线监测提供了新思路,为结构下一步安全诊断工作提供基础,具有较好的工程实用性和推广价值。

对多种典型的信号整体和局部非平稳度计算方法及其局限性进行比较,在此基础上根据滑动统计分析的思想提出滑动均值、滑动方差以及滑动变异系数的概念和计算方法,以充分表征信号的时变细节和不同信号的差异。针对不同的机械故障信号和心电信号,对不同算法的平稳度评价能力和适用范围进行分析和比较。结果表明,相对于传统评价方法,基于滑动统计特征的信号非平稳度评价方法具有较突出的理论基础、精度和稳定性。

为了提高微型泵输出流量以及获得连续出流能力,设计了一种基于合成射流原理的无阀气体压电泵。首先,分析了压电气泵的工作原理,测试了压电振子的振幅;其次,利用CFX软件对无阀气泵进行仿真分析,得到压电气泵在0T,1/4T,2/4T和3/4T时刻的气体流速分布,以及容腔高度、泵腔高度、射流孔直径和出口直径对气泵流量的影响规律;最后,制作了无阀气体压电泵的实验样机。测试结果表明,当无阀压电气泵在驱动电压为120V、驱动频率为400Hz、容腔高度为0.1mm、泵腔高度为1.4mm、射流孔直径为1.3mm和出口直径为2mm时,泵输出气体流量为1800ml/min左右,实验与仿真分析基本吻合。该气泵能输出较大气体流量并具有连续出流的能力。

研究在外载荷作用下,果树由激振位置传递到果树枝干各部分的能量大小情况,分析果树形态结构对能量传递的影响。选择两棵＂Y＂型果树和一棵三叉枝果树进行试验,将测试得到的加速度信号进行拟合,得到加速度函数,再对加速度函数对时间积分得到速度函数,进而求出果枝各测点的动能,将这部分动能视为外激振载荷由激振位置传递到各测点的能量。在正弦振动载荷激励下,果枝上的加速度值符合正弦函数变化规律,且果枝加速度信号频率与外界激振频率几乎一致。能量在流经分叉点处产生分流,并更多的流向果枝直径大的一侧;能量在主干上的传递效率高于侧枝上的传递效率;激振频率为20Hz时,能量传递效率较高,果实最大瞬时速度和摆动幅度较大,果实更容易脱落。

信噪比低和源信息的缺失是造成早期微弱故障难以准确判定的主要因素,针对以此问题,提出一种双矢时域变换(dual vector time-time domain transform,简称DVTD)的方法,用于完备和凸显齿轮早期微弱故障特征.方法借用全矢原理实现相互垂直的双通道振动信号的融合,保证双矢信号源信息的完整.在此基础上,结合双时域变换理论,提取二维时间序列的主对角元素用以构建完整的、故障特征增强的时域振动信号.以风电机组齿轮箱为实验对象,提取表征信号波动强度的小尺度指数作为状态特征,验证了双矢时域变换的微弱故障特征增强特性及其在齿轮早期微弱故障识别中应用的有效性。

为提高双足压电直线作动器的有效驱动,增强作动器中二级杠杆微位移结构和柔性铰链的放大能力,对作动器的结构参数进行优化。首先,对二级杠杆微位移机构的放大倍数进行理论计算,基于ANSYS完成作动器定子作动仿真过程;其次,通过仿真分析发现,在作动器定子中综合使用直圆型柔性铰链和直梁型柔性铰链,会使作动器定子放大倍数得到优化,最优铰链参数对应的放大倍数为8.131最后,制作了该作动器样机并进行了定子驱动足振幅测试,两驱动足的振动相对稳定。实验结果表明,驱动足FF的位移振幅在60和63!m的上下范围浮动,与实际相符合。与现有的压电直线作动器相比较,该作动器结构简单,易于安装调试,具有大振幅驱动和运行稳定等特点。