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基于盲源分离的悬浮架模态分析系统设计
| 论文题名： | 基于盲源分离的悬浮架模态分析系统设计 |
| 关键词： | 悬浮架模态分析系统;盲源分离;数据采集 |
| 摘要： | 随着我国经济高速发展、人员流动日益增加，超高速低真空管道磁浮交通系统应运而生。为优化悬浮架结构设计、检测悬浮架健康状态，需要对磁浮交通系统的悬浮架结构进行模态参数识别。 运行模态分析方法是在设备运行状态下给系统施加自然激励，通过测量系统的输出响应求解大型结构的模态参数。该方法无须人为的对结构施加激励，不影响结构的正常工作，并且求解的模态参数更符合实际的工作状态。但现有的模态参数识别方法在实际应用中存在上手难度高、虚假模态辨识难、人为影响因素大等问题。基于此，本文设计了基于盲源分离的悬浮架模态分析系统，通过采集磁浮交通系统试验过程中悬浮架结构的振动数据，经过振动数据处理分析软件对振动数据进行预处理，利用盲源分离技术求解悬浮架结构的模态参数。本文的主要内容如下： 在硬件设计方面，设计了四通道振动数据采集仪，采集磁浮交通系统在试验状态下悬浮架的振动数据，设计了数据调理电路、数据采样电路、FPGA控制电路、数据存储电路以及电源转换电路；完成AD时序控制、FIFO模块设计以及SD卡存储功能；进行了PCB板的绘制，并对振动数据采集仪进行整体能验证，实现了对振动数据的采集。 在软件设计方面，开发了基于LabVIEW的悬浮架振动数据处理分析软件，对振动数据采集仪采集的振动数据进行波形显示和数据处理，并阐述了各个数据处理模块的设计方法。 在模态分析方面，根据超高速低真空管道磁浮交通系统中悬浮架结构，利用ANSYS软件搭建了单悬浮架模型；对试验环境分析，得出对振动信号去噪的必要性；设计了基于盲源分离的模态分析流程，编写了FastICA去噪算法以及SOBI模态参数识别算法；利用MATLAB软件验证了盲源分离算法进行模态分析的可行性，并验证了去噪对模态分析的必要性。 |
| 作者： | 张宇轩 |
| 专业： | 电子信息 |
| 导师： | 靳鸿;史晓军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中北大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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