路面激励载荷时频域分析研究开题报告.doc

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1、, 毕业论文开题报告学 生 姓 名：学 号：学 院、系：专 业：论 文 题 目：指导教师: 日开题报告填写要求1开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业论文工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）。文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标GB 771487文后参考文献著录规则的要求书写，不能

2、有随意性；4学生的“学号”要写全号（如0201140102），不能只写最后2位或1位数字；5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”；6. 指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。毕 业 论 文 开 题 报 告1结合毕业论文情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述1. 本课题研究的现状和意义 随着经济的发展，高等级公路里程的增加，长途客流已成为我国公路运输的主要特征，长时间，长距离的驾

3、驶作业已经很平常，这样隔振装置便发挥着越来越重要的作用，对汽车的隔振装置提出更高的要求，比如说轮胎,弹簧钢板，减振器，座椅，气囊等等，使用这些装置可以缓和由于路面不平使车身震动而对人体带来的冲击，衰减了由此引起的振动，为驾驶员和乘客提供一个舒适和安全的乘坐条件和工作条件，车辆运输路面激励载荷的分析对隔振装置的设计起着关键性作用。此外，一些产品在运输过程中在运输过程中遭到破坏的主要原因是包装方法，包装材料以及包装结构不合理所致，根本原因就是包装缺乏科学性。这辆运输路面激励载荷的分析举证了包装产品在振动和冲击作用下的动力学规律。同时，有助于商家在减振包装的设计方法和设计步骤中做得更好。 本文将以汽

4、车运输过程中路面的激励载荷为数据，进行随机路面振动激励载荷特性的时频域分析和研究。实际生活中路面对车辆的激励载荷在垂直，前进，左右三个方向都存在，由于三个方向上激励载荷的相关性不大，且垂直方向上的激励载荷影响最为明显，为了更简单方便的研究这个课题，故我们仅对这一方向上的数据进行分析。 2. 振动信号的研究及现状 车辆在行驶状态下的振动信号是不平稳的，用Fourier分析法和通常的时域分析方法是不能反映出车辆振动的本质特征的，这样也就是车辆的减震降噪相对变得困难。因为非平稳动态信号的统计特性与时间有关，对非平稳信号的处理需进行时频分析，希望得到时域和频域中非平稳信号的全貌和局化结果。非平稳振动信

5、号的处理方法中有短时傅立叶分析、Winger-vile分析、小波分析、Hilbert-huang变换和神经网络技术6。 短时傅立叶变换（STFT）：通过一个窗口观察信号，将整个信号转化为若干个局部“平稳”的信号，再进而施行傅立叶变换，从而将一维信号映射为时间一频率面内的二维函数。然而，根据短时傅立叶变换的基本理论，时间和频率的分辨率将直接影响分析的结果，而高的时间分辨率要求分析窗尽量窄，高的频率分辨率则要求分析窗尽量宽。在实际应用中，只能牺牲时间分辨率以换取更高的频率分辨率，或反过来用频率分辨率的牺牲换取时间分辨率的提高。Winger-vile分布的重要特点之一是具有明确的物理意义，它可被看作

6、信号能量在时域和频域中的分布，根据卷积定理和多分量信号的Winger-vile分布会出现交叉项，这是Winger-vile分布应用中的主要困难，交叉项通常是振荡的，而且幅度可以达到自项的两倍，造成信号的时频特征模糊不清，因此如何有效抑制交叉项，对时频分析非常重要，对多分量信号的干扰项虽是无法避免的，但国内外学者已经研究了多种可抑制或削弱它们的方法主要有：预滤波法、多分量分离法与辅助函数法，并且都采用解析信号以消除由负频率成分产生的交叉干扰项。小波分析方法3,5是一种窗口大小固定但其形状可改变、时间窗和频率窗都可改变的时一频局部分析方法。即在低频部分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率，在高频

7、部分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率，很适合于探测正常信号中夹带的瞬态反常现象，所以被誉为信号分析的显微镜。小波分析本质上是窗可调的傅立叶变换，由于小波基函数的长度有限，在对信号作小波变换时会产生能量泄露，从而要对信号在时域和频域作精确分析会有较大的困难；另一方面，一旦选择了小波基和分解尺度，所得到的结果将是某一固定频段的信号，这一频段只与信号的采样频率有关而不能随信号本身的变化而变化，也就是说不具有自适应性。希尔波特一黄(HilbertHuang)变换是指先进行一种称为经验模式 (Empirical Mode Decomposition，简称EMD)的信号分解，再对所得分量进行希尔伯特

8、变换的方法。经验模式分解(EMD)提出了本征模函数的新概念以及将任意信号进行经验模式分解的方法，初步建立了以瞬时频率为表征信号交变的基本量，以本征模函数为基本时域信号的新时频分析方法体系，HilbertHuang变换局部性能良好而且是自适应的，对稳态信号和非平稳信号都能进行分析。HilbertHuang变换得到的瞬时频率具有清晰的物理意义能够表征信号的局部特征。自回归滑动平均(ARMA)模型是一类根据实测数据建立的，在系统辨识、预测、控制中广泛采用的线性动态模型，但ARMA模型仅适用于平稳随机信号，故在建立模型之前必须对信号进行平稳化处理。E.Norden等提出的经验模态分解(EMD)，为建立

9、ARMA模型提供了一种实现途径，即基于EMD和ARMA模型振动信号降噪的处理方法。基于PED（偏微分方程）的去噪方法可以有效的消除振动信号中的噪声干扰，同时保留信号本身的边缘特性和内部连续性，对信号的特征破坏少，而且还具有平滑特性。因此该法在消除缓变信号的噪声干扰尤为突出。功率谱估计可以分为经典谱估计(非参数估计)和现代谱估计(参数估计)。前者的主要方法有：周期图法，相关图法及改进的周期图的估计法8,10,12。后者的主要发法有最大熵谱分析法(AR模型法)、Pisarenko谐波分解法、Prony提取极点法、Prony谱线分解法以及Capon最大似然法。其中周期图法和AR模型法是用得较多且最具

10、代表性的方法4,7。MATLAB提供给用户的事一种最简洁、最直观的程序开发环境，用MATLAB编程犹如在演算纸上排列出公式与求解问题。它强大的信号处理工具箱广泛应用于振动信号的处理中。 3.本课题主要工作或主要研究内容 钢丝绳减震系统是由绕制成螺旋弹簧状的钢丝绳和上下夹板构成的，夹板上钻有安装孔。钢丝绳隔振器的刚度和阻尼取决于钢丝绳直径、股数、长度、圈数、缠绕方式及松紧程度。钢丝绳减震器具有刚度大能承受较大的载荷，快速吸能使振动迅速衰减，不产生谐振，结构简单，体积较小，不易老化，不受温度变化影响等优点。当隔振器变形时，钢丝绳各股之间发生滑移，产生干摩擦阻尼，变形愈大阻尼愈大，吸收的振动能量也越

11、多，可达到隔离振动的目的。由振动理论分析可知，钢丝绳隔振系统的固有频率、阻尼、传递函数与外激励之间均为非线性关系。参考文献：1 赵欣，姜丽飞，太军君.用小波分析处理车辆振动信号.中国科技信息，2008（3）2 闵志华，孙利民，孙智，淡丹辉.环境激励下基于小波变换和奇异值分解的结构模态参数识别.振动工程学报报(自然学科版)，20093 申伟 基于路面激励的客车车身振动动态特性分析 .电脑学习，2011.64 傅广操，樊明捷等.MATLAB在现代功率谱中的应用.电脑学习，2003.125 申永军，杨绍普，张光明.基于分数Fourier变换的自适应信号降噪技术.振动工程学报，2009.66 丁康，陈

12、健林，苏向荣.平稳和非平稳振动信号处理的若干方法及发展.振动工程学报，1995.77 张薇薇，邢务强.随机信号谱估计方法的MATLAB实现.科学计算与信息处理8 姚武川，姚天任.经典谱估计方法的MATLAB分析.华中理工大学学报，2000.49 刘建军，黄方林，王学敏.基于EDM和ARMA模型桥梁振动信号降噪的处理方法.铁道科学与工程学报，2003,16（1）10 宋宁，关华.经典功率谱估计及其仿真. 现代电子技术. 2008.27411 樊文欣，郭栋.新型钢丝绳减振器减振性能的试验研究.电脑学习，2012.5.12 王济,胡晓.MATLAB在振动信号处理中的应用.中国水利水电出版社，2006

13、13 秦树人，吴宏钢，尹爱军.基于PDE的振动信号去噪.振动工程学报.2009.514 Huang N E,Shen Z,Long S R.The empirical mode decomposition and Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysisJ proc.R.Soc.Lond，A45,1998,903-99615 Z.K.Peng,Peter W.Tse,F.L.Chu.An improved Hilbert-Huang transform ang its application i

14、n vibration signal analysis,Journal of Sound and Vibration 286,2005,187-20516 Yuh-Tay sheen,Chun-Kai Hung.Constructing a wavelet-based envelope function for vibration signal analysis.Mechanical Systems and signal processing,18,2004,119-126 毕 业 论 文 开 题 报 告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1.本课题要研究的内容对路面激励载荷

15、时进行频域分析研究2.本课题拟采用的研究手段通过对课题的分析，我觉得应该用Matlab软件对整个过程进行模拟。具体为可先用五点三次平滑法消除信号中的不规则趋势项和高频噪声，而后再用滤波器将有用的信号放大，而把不用的信号进行过滤。最后对过滤后的加速度信号进行两次积分，即可求得位移信号。Matlab 是Mathworks 公司推出的当今国际上最为流行的软件之一。由于它提供了功能强大的矩阵运算和数据处理能力，人们首先称之为验算纸式语言。Matlab 提供了众多的工具箱，Simulink 是Matlab的重要工具箱之一，其主要功能是对动态系统做系统的分析，从而在作出实际系统之前，预先对系统进行方针和分

16、析，并可以做适当的修改，增强系统的性能，减少系统反修改的时间，实现高效开发系统的目的在振动测试过程中，有时测试仪由于受到某种意外的干扰，造成个别测点的采样信号产生偏离基线较大，形状有不规则的趋势项。可以用滑动平均法对这个信号进行多次数据平滑处理，得到一条光滑的趋势项曲线，用原始信号减去趋势项，即消除了信号的不规则趋势项。最常用的平滑处理方法有平均法、五点三次平滑法。本文采用这两种方法来对振动信号进行平滑处理。五点三次平滑法是利用最小二乘法原理对离散数据进行三次最小二乘多项式平滑的方法。五点三次平滑法的计算公式：五点三次平滑法对时域数据的主要作用是能减少混入振动信号中的随机高频成分。 在振动测试

17、中采集到的振动信号数据，由于放大器随温度变化产生的零点漂移、传感器频率范围外低频性能的不稳定以及传感器周围的环境干扰等，往往会偏离基线，甚至偏离基线的大小还会随时间变化。偏离基线随时间变化的整个过程被称为信号的趋势项。产生趋势项的原因主要有四种：（1）采样时未对原始信号加以适当的处理，如高通滤波，使采样得到的信号中含有周期比采样长度长得多的低频成分；（2）由于外界原因，包括传感器或仪器的零点飘移，基础运动等引起的信号波形偏移；（3）由于操作不当，信号经积分放大器后产生的趋势项，如零点未调准所产生的常数，经积分后成为一条直线；低频噪声经积分放大后成为缓慢变化的趋势项；（4）在截取记录时，样本长度

18、选择不当。EMD法总是得到从高频道低频，最后为单调的趋势项的一组内在模式函数。这种方法尤其适合于处理均指具有趋向性的非平稳随机信号。滤波器就是在时间域或频域内，对已知激励产生规定响应的网络，使其能够从信号中提取并放大有用的信号，抑制并衰减不需要的信号。数字滤波器就是其输入和输出都是数字信号，通过一定的运算关系改变输入信号所含频率成分的相对比例或者滤除某些频率成分。 毕 业 论 文 开 题 报 告指导教师意见： 指导教师： 年 月 日所在系审查意见： 系主任： 年 月 日附件：参考文献注释格式学术期刊 作者论文题目期刊名称，出版年份，卷(期)：页次如果作者的人数多于3人，则写前三位作者的名字后面

19、加“等”，作者之间以逗号隔开。例如：1 李峰，胡征，景苏等. 纳米粒子的控制生长和自组装研究进展. 无机化学学报， 2001, 17(3): 3153242 J.Y.Li, X.L.Chen,H.Li. Fabrication of zinc oxide nanorods. Journal of Crystal Growth, 2001,233:57学术会议论文集 作者论文题目文集编者姓名学术会议文集名称，出版地：出版者，出版年份：页次例如：3 司宗国，谢去病，王群重子湮没快度关联的研究见赵维勤，高崇寿编第五届高能粒子产生和重离子碰撞理论研讨会文集，北京：中国高等科学技术中心，1996：105

20、图书 著者书名版本出版地：出版者，出版年页次如果该书是第一版则可以略去版次。例如：4韩其智，孙洪洲群论北京：北京大学出版社，1987101预印本 作者论文题目预印本编号（出版年份）例如：5Xiaofeng Guo and Jianwei QiuThe leading power corrections to the structure functionshepph/9810548(1998)学位论文 作者论文题目学士(或硕士、博士)学位论文. 出版地：出版者，出版年份例如：6 陈异. 纳米粒子形貌控制研究. 硕士学位论文. 北京：中国科学院, 2002电子文献 主要责任者. 电子文献题名电子文献的出处或可获地址. 发表或更新日期例如：7 王明亮. 关于中国学术期刊标准化数据库系统工程的进展. 1998-08-16专利 专利所有者. 专利名称. 专利国别：专利号，日期.例如：8 姜锡洲.一种温热外敷药制备方案. 中国专利：881056073，1989-07-26.