随机振动功率谱估计方法研究

《随机振动功率谱估计方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2010年第l2期串阅高新技术企业N0．12．2OlO(总第147期)ChinaHi-TechEnterprises(CumulativetyNO．147)．一l1OO+l∞∞∞随机振动功率谱估计方法研究干昌浩(贵州江南机电设计研究所，贵州遵义563004)摘要：功率谱估计在航空、航天和其他领域中应用广泛。快速、准确的功率谱估计能够有效地对飞行器实测数据进行分析，测量系统中的噪声，指导振动试验。文章主要介绍了随机振动功率谱估计的方法，为工程设计提供理论依据。关键词：功率谱估计；随机振动；工程设计；周期图法；非参数方法中图分类号：TN911文献标识

2、码：A文章编号：1009—2374(2010)12—0021—03对于随机信号，无法像确定性信号那样用数学表达式来种方法属于经典谱估计的一类——周期图法。相比非参数方确定地描述它，而只能用它的各种统计平均量来表征它。其法，参数方法则主要围绕ARMA(自回归移动平均)模型的参中，自相关函数最能完整地表征它的特定统计平均值。而一数估计问题来计算信号的功率谱，属于现代谱估计方法。个随机信号的功率谱密度正是自相关函数的傅里叶变换，我(一)经典谱估计——周期图法们可以用功率谱密度来表征它的统计平均谱特性。所以，要周期图法是把随机信号的Ⅳ点观察数据(f)视为

3、一在统计意义下描述一个随机信号，就需要估计它的功率谱有限信号，直接取其傅里Fourier)变换，得到(CO)，然(PowerSpectralDensity，PSD)。功率谱估计在其他应用中也后取其幅度的平方，并除以Ⅳ，作为对信号真实功率谱密度有十分重要的作用，测量噪声频谱、检验埋没在宽带噪声中的G(CO)的估计，即：窄带信号，飞行器实测数据的分析，以及用噪声激励法估计线1，G(co)=亡』VIx(co)l‘(1)性系统的参数等，都要估计功率谱。因此，随机信号的功率谱式中：09表示圆频率(rad／s)，在实际应用中频率一般采用估计是当前信号处理中的

4、一个重要的研究课题。赫兹(Hz)为单位，即取f=co127r，设其相应功率谱密度为G，，则一、功率谱估计的方法有Gf=2~rG(o功率谱估计有多种方法，一般可以分为非参数方法与参周期图估计方法的效果并不好，它的估计方差很大，而且数方法。非参数方法中较为常用的是韦尔奇(welch)方法，这不满足一致性估计条件，即方差不会随着Ⅳ的增大而趋于零。变形研究的可行方法，对预测路面的高温抗车辙能力进行比—-一路面结构组合一+路面结构组合二较，从而确定合理的路面结构。避免和减少路面出现车辙的问题，具有一定的经济效益。g——0参考文献＼婪／[1】肖庆一．参加抗车

5、辙剂沥青混合料技术性能及其数／值模拟研究[D】．西安：长安大学博士学位论文，2007．／-．一．．．1．．．-蛸[2】黄菲．沥青路面永久变形数值模拟及车辙预估【D】．啦；；；；；；睁■__⋯⋯⋯．南京：东南大学硕士学位论文，2006．[3]张波．ANSYS有限元数值分析原理与工程应用[M】．01131484487481000荷载作用次数／百次北京：清华大学出版社，2005．图5三种路面组合永久变形规律模拟[4]孙立军．沥青路面结构行为理论[M】_北京：人民交通出版社，20o5．五、结论在进行沥青路面组合设计时，根据当地实际气候状况，采作者简介：李

6、林勇(1981一)，男，山东济宁人，胜利油田胜用蠕变试验与有限元相结合的多种方案的比选，确定符合要利工程建设(集团)有限责任公司助理工程师；孟庆民(1976一)，求的路面结构。使用SBS改性沥青或者抗车辙剂能够明显提男，山东东营人，胜利油田胜利工程建设(集团)有限责任公高抗高温变形能力，但工程费用也要增加，所以根据实际情况司工程师；刘文涛(1982一)，男，山东德,~rtA，胜利油田胜利工合理选用能满足要求的路面结构组合。程建设(集团)有限责任公司助理工程师。蠕变试验与有限元分析方法相结合是进行沥青路面永久一21一韦尔奇法是对周期图法的改进，算法

7、的思想首先是基变换，得：于分段平均，即把长为Ⅳ的信号视为工个长为的信号f：)：型：：一(上肠．Ⅳ)，分别对这￡个信号求周期图，然后求这个周期图1+∑Pz—(9)的平均值。计算公式为：1上所以，AR模型又成为全极点模型。AR模型的输出功率G(国)手G』(∞)(2)谱为：实际上，分析处理时，为了更精确的计算功率谱，对公式(2)做了一个改进，即个长为的信号可以有一部分重叠，由于重叠会使各段之间具有统计相依性，反而会导致方差增大，所以在分段数目与重叠之间的选择上存在着一个折衷。显然，只要计算出和ak系数，就能求得功率谱COo而且，随着分段的增加，虽然方羞

8、减小了，但估计的偏差会变(2)MA(movingaverage)模型大，因此在使用韦尔奇法时，需要在估计期望值偏差和估计方如果bFO，并