[发明专利]复合信号的电动振动台复现方法及振动复现系统

说明书

本发明公开了一种包含冲击信号和随机振动信号的复合信号的电动振动台复现方法及振动复现系统，该方法采用离散小波变换的方法分离复合目标信号中的随机成分和冲击成分；采用频域功率谱复现的方法得到随机成分的驱动信号，采用时域波形再现的方法得到冲击成分的驱动信号；将两组驱动信号叠加后输入至电动振动台，并采用离散小波变换的方法继续分离响应复合信号中的随机成分和冲击成分，分别与目标复合信号分离出的随机成分和冲击成分进行对比，根据误差信号对驱动信号分别进行修正和迭代。该方法可以提高冲击加随机复合信号在振动台上复现的精度。

技术领域

本发明属于力学环境振动试验领域，特别是一种包含冲击信号和随机振动信号的复合信号的电动振动台复现方法及振动复现系统。

背景技术

力学环境试验是现代工程技术中一项重要的试验手段，广泛应用于航空航天、兵器、船舶等国防工业领域和车辆、电子等民用领域。借助力学环境装备在试验室中复现试件或结构在工作状态下的振动环境，实现对于重要部件和易损件的可靠性和工作寿命的测试，可以为试件的性能分析和技术改进提供重要的试验依据。

振动复现试验的方法可以分为两种：振动信号的时域复现和频域复现。随机振动信号常用于进行被试件的可靠性评估，由于随机振动的信号特点，常用功率谱指标去衡量和区分随机振动信号。随机振动的复现常用频域功率谱复现的方法，通过复现目标信号的功率谱来输出设定的随机振动。冲击信号常用来测试被测件在冲击作用下的工作状态。冲击振动常用时域波形再现的方法在振动台上复现。

在铁路环境中，列车高速通过铁轨时，列车轮对会对铁轨产生周期性的冲击，使得铁轨系统尤其是布置在铁轨基面的附件受到周期性的冲击作用。而冲击是使得试件损坏甚至破坏的重要原因。转辙机是布置在铁轨基面的铁路道岔控制系统的执行机构，实现道岔转换、道岔锁闭、道岔监督等功能。转辙机的可靠性对于列车安全可靠的运行，对于铁路网系统安全有序的运转有着重要的意义。大量的实测数据表明，转辙机在工作状态下处于冲击和随机振动的复合振动环境中，由于冲击和随机振动在频域中均属于宽频信号，因此无法在频域上通过带通滤波的方法将冲击成分和随机成分进行较好的分离，因此，现有的振动再现试验无法在频域上进行这种复合振动的复现。此外，由于冲击振动的量级远大于随机振动，我们在时域上进行复合信号的再现时，只能保证冲击成分的复现精度，而随机成分由于量级远小于冲击成分，复现的精度无法达到要求，因此现有的时域再现的控制方法无法同时保证冲击成分和随机成分的复现精度，尤其是冲击信号的再现精度很差。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种包含冲击信号和随机振动信号的复合信号的电动振动台复现方法与系统。本发明中涉及的方法和系统针对现有时域或者频域的复现精度差问题，提出将时域波形再现和频域功率谱复现相结合的混合控制方法，利用离散小波变换实现复合信号中冲击成分和随机成分的分离，针对复合信号各成分的不同特点分别在时域和频域中进行复现，最终输出混合的驱动时域信号，通过实验和相关实例的效果对比，验证了上述方法和系统的有效性。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

本发明的一个方面，一种包含冲击信号和随机振动信号的复合信号的电动振动台复现方法包括以下步骤：

第一步骤中：选择一组包含冲击信号和随机振动信号的复合信号作为复现的目标信号Q(t)，其中，Q(t)＝S(t)+C(t)，其中S(t)为目标信号中的随机成分，C(t)为目标信号中的冲击成分。

第二步骤中：通过离散小波变换将目标信号Q(t)中的随机成分S(t)和冲击成分C(t)分离。

第三步骤中：通过频域功率谱复现随机成分S(t)且结合电动振动台频响函数以得到驱动信号的随机分量。