本發(fā)明涉及一種隨機(jī)振動信號生成方法，尤其涉及一種限制峰值比的隨機(jī)振動信號生成方法。
背景技術(shù)：
：：在裝備振動環(huán)境工程研究領(lǐng)域，用于激勵振動臺的驅(qū)動信號需要進(jìn)行峰值比限制，這是考慮振動控制器的最大輸出電壓、功率放大器的最大工作電流以及振動臺動圈最大振動位移等必須采用的技術(shù)措施，因為任意概率分布的平穩(wěn)隨機(jī)振動過程都能夠產(chǎn)生足夠大的時域峰值，只要時間足夠長。峰值比定義為隨機(jī)振動時域的最大峰值與其總均方根值的比，標(biāo)準(zhǔn)推薦值為3?，F(xiàn)有三種方式實現(xiàn)峰值比的限制，即相位操作方法、非線性變換方法和直接削波方法。其中，直接削波方法由于頻率泄漏等固有缺陷而少有工程應(yīng)用，非線性變換方法則會產(chǎn)生帶外畸變并降低動態(tài)范圍而被工程界詬病，只有相位操作方法能夠在維持PSD不變的情況下實現(xiàn)峭度的任意控制。但是相位操作方法是通過峭度的控制實現(xiàn)峰值比的限制，而峭度與峰值比并沒有明確的量值關(guān)系，這樣就經(jīng)常發(fā)生實際的峰值比與設(shè)定值存在較大差異的情況，不利于試驗設(shè)計且威脅試驗設(shè)備的使用安全。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種限制峰值比的隨機(jī)振動信號生成方法。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的：一種限制峰值比的隨機(jī)振動信號生成方法，包括以下步驟：(1)生成不具有峰值比限制的時間歷程x：進(jìn)行基于逆傅里葉變換技術(shù)的給定功率譜密度的隨機(jī)振動信號時域生成，得到給定功率譜密度值的時間歷程x；(2)設(shè)定初始峭度值K且K<3；(3)對x進(jìn)行非線性變換獲得新的時間歷程x1；(4)依據(jù)非線性變換的功率概率密度函數(shù)的轉(zhuǎn)換關(guān)系，獲得x1的概率密度函數(shù)；(5)針對不同的取值范圍獲得x1的概率分布函數(shù)；(6)依據(jù)時間、采樣頻率和規(guī)定的峰值比值CF0，計算x1的峰值比值CF，確定目標(biāo)概率分布函數(shù)，如果CF值小于CF0值，則轉(zhuǎn)入下一步，如果CF值不小于CF0值，則對步驟(2)至步驟(6)以CF0值為均衡目標(biāo)進(jìn)行迭代循環(huán)，迭代參數(shù)為步驟(2)輸入的峭度值K，直到x1的CF值小于CF0值為止；(7)以x的上限頻率作為截止頻率對x1進(jìn)行低通濾波，消除因為非線性變換造成的帶外諧波成分，得到更新的時間歷程x2；(8)計算x2的功率譜密度并將其與x的功率譜密度值比較，若差值滿足精度要求，則結(jié)束流程，將x2作為滿足限制峰值比要求的隨機(jī)振動信號y；若差值不滿足精度要求，則修改x的功率譜密度值，并從步驟(1)開始迭代循環(huán)，直到本步驟的差值滿足精度要求為止。本發(fā)明的有益效果在于：通過本發(fā)明生成的隨機(jī)振動信號的最大峰值與其總均方根值的比即峰值比CF可以依據(jù)指定值確定，避免了實際的峰值比與設(shè)定值存在較大差異的情況，有利于試驗設(shè)計且確保試驗設(shè)備的使用安全；本發(fā)明尤其適用于振動環(huán)境試驗的驅(qū)動信號生成。具體實施方式下面實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：實施例：假設(shè)需要生成的隨機(jī)振動信號y的指標(biāo)要求是：PSD＝G0(f)，CF0＝3.0，頻率范圍20～2000Hz，時間180s，按照5120Hz采樣。其中，PSD是功率譜密度，CF0是規(guī)定的峰值比值。確定生成的隨機(jī)振動信號y的概率分布函數(shù)CDF如下：假設(shè)在180s時間內(nèi)y的峰值超過CF0＝3.0的次數(shù)不超過10次，則CDF(y<-3.0*RMS(y))+CDF(y>3.0*RMS(y))＝(10/(180*5120))。應(yīng)用對稱模型有：A＝CDF(y<-3.0*RMS(y))＝CDF(y>3.0*RMS(y))＝5/(180*5120)。按以下步驟生成限制峰值比的隨機(jī)振動信號y：(1)生成不具有峰值比限制的時間歷程x：進(jìn)行基于逆傅里葉變換技術(shù)即IFFT技術(shù)的給定功率譜密度的高斯隨機(jī)振動信號時域生成，得到給定功率譜密度值的時間歷程x；本步驟涉及的技術(shù)為現(xiàn)有技術(shù)，可參考王述成、陳章位所寫文獻(xiàn)：《機(jī)械工程學(xué)報》2005，41(5)：230-233.《隨機(jī)振動試驗中時域隨機(jī)化技術(shù)的研究》，以及陳章位、于慧君所寫文獻(xiàn)：《振動與沖擊》2009，28(3)：73-77.《振動控制技術(shù)現(xiàn)狀與進(jìn)展》；(2)設(shè)定初始峭度值K且K<3；(3)按照隨機(jī)過程轉(zhuǎn)換理論獲得的零記憶非線性變換經(jīng)驗公式，對x進(jìn)行非線性變換獲得新的時間歷程x1，x1＝g(x)，g(.)為零記憶非線性變換經(jīng)驗公式；本步驟涉及的技術(shù)為現(xiàn)有技術(shù)，可參考如下文獻(xiàn)：A、Benasciutti,R.Tovo,Cycledistributionandfatiguedamageassessmentinbroad-bandnon-Gaussianrandomprocesses,ProbabilisticEngineeringMechanics.2005(20):115–127，B、JieDing,XinzhongChen，F(xiàn)atiguedamageevaluationofbroad-bandGaussianandnon-Gaussianwindloadeffectsbyaspectralmethod，ProbabilisticEngineeringMechanics2015(41):139–154，C、J.Ding,S.M.ASCE,X.Chen,Moment-basedtranslationmodelforhardeningnon-Gaussianresponseprocesses,J.Eng.Mech.ASCE,2016,142(2):06015006；(4)依據(jù)非線性變換的功率概率密度函數(shù)的轉(zhuǎn)換關(guān)系，獲得x1的概率密度函數(shù)即PDF，其公式如下：該公式為現(xiàn)有技術(shù)，參考如下文獻(xiàn)：FrédéricKihm,DavidDelaux，Vibrationfatigueandsimulationofdamageonshakertabletests:theinfluenceofclippingtherandomdrivesignal，ProcediaEngineering,2013,(66):549–564；(5)針對不同的取值范圍獲得x1的概率分布函數(shù)即CDF；(6)依據(jù)時間即180s、采樣頻率即5120Hz和規(guī)定的峰值比值CF0＝3.0，計算x1的峰值比值CF，確定目標(biāo)概率分布函數(shù)CDF，如果CF值滿足初始設(shè)定要求即小于CF0值，則轉(zhuǎn)入下一步，如果CF值不滿足初始設(shè)定要求即不小于CF0值，則對步驟(2)至步驟(6)以CF0值為均衡目標(biāo)進(jìn)行迭代循環(huán)，迭代參數(shù)為步驟(2)輸入的峭度值K，直到x1的CF值小于CF0值為止；本步驟中，依據(jù)先前規(guī)定的CF0值和限制值A(chǔ)，建立迭代目標(biāo)和迭代公式：K0i+1＝K0i+dK(3)式中，σx1分別為信號x1的總均方根值，dK是與e成比例的量，例如dK＝±0.3e；(7)以x的上限頻率即2000Hz作為截止頻率對x1進(jìn)行低通濾波，消除因為非線性變換造成的帶外諧波成分，得到更新的時間歷程x2；(8)計算x2的功率譜密度即PSD得到Gx2，并將其與x的功率譜密度值比較，若差值滿足精度要求，則結(jié)束流程，將x2作為滿足限制峰值比要求的隨機(jī)振動信號y；若差值不滿足精度要求，則修改x的功率譜密度值，并從步驟(1)開始迭代循環(huán)，直到本步驟的差值滿足精度要求為止；本步驟的具體方法如下：比較Gx2與x的功率譜密度值的公式如下：ΔG＝max|Gx2(f)-G0(f)|≤0.00001(4)式中的“0.00001”為假定值，根據(jù)精度要求可以調(diào)整；若公式(4)成立，則將x2作為滿足限制峰值比要求的隨機(jī)振動信號y；若公式(4)不成立，則按以下分步驟對以上從步驟(1)開始開始的全部步驟進(jìn)行迭代，直到公式(4)成立：(8.1)構(gòu)建功率譜密度PSD的均衡差：dP＝Gx2(f)-G0(f)(5)(8.2)功率譜密度PSD均衡：其中，N為大于1的正數(shù)。上述實施例只是本發(fā)明的較佳實施例，并不是對本發(fā)明技術(shù)方案的限制，只要是不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動即可在上述實施例的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的技術(shù)方案，均應(yīng)視為落入本發(fā)明專利的權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3 當(dāng)前第1頁1 2 3