基于逆虛擬激勵(lì)法的掘進(jìn)機(jī)截割機(jī)構(gòu)的載荷識(shí)別.pdf

1、掘進(jìn)機(jī)在高速重載條件下工作，其良好的性能是煤礦安全生產(chǎn)的保障，而其安全性與截割機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)有很大關(guān)系。通過對(duì)掘進(jìn)機(jī)截割機(jī)構(gòu)的載荷分析研究，及時(shí)精確識(shí)別其承受動(dòng)態(tài)載荷，能夠?yàn)楣收项A(yù)示和演化、壽命預(yù)測(cè)等提供技術(shù)支持。然而截割機(jī)構(gòu)的載荷通常又無法直接測(cè)試得到，因此就有必要通過間接手段求解其載荷，載荷識(shí)別技術(shù)是一種非常有效的方法。
　　本文首先對(duì)載荷識(shí)別技術(shù)進(jìn)行了研究，載荷識(shí)別技術(shù)包括頻域法、時(shí)域法和人工智能方法，由于掘進(jìn)機(jī)截割機(jī)構(gòu)受到

2、的是隨機(jī)載荷，隨機(jī)載荷識(shí)別一般采用頻域法，而其中的逆虛擬激勵(lì)法計(jì)算簡(jiǎn)單，精度也較高，因此本文通過逆虛擬激勵(lì)法對(duì)掘進(jìn)機(jī)截割機(jī)構(gòu)載荷進(jìn)行識(shí)別。
　　逆虛擬激勵(lì)法需要得知系統(tǒng)的頻響函數(shù)逆矩陣，鑒于頻響函數(shù)求逆存在病態(tài)問題，本文引入改進(jìn)Tikhonov正則化法來改善識(shí)別效果，用GCV準(zhǔn)則來求解正則參數(shù)，并用該方法做了懸臂梁的MATLAB仿真，得出其可以將載荷識(shí)別誤差降低2.3dB，在改善精度方面較之前方法有較理想的效果。
　　本文通

3、過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可行性。由于礦井中的響應(yīng)測(cè)試環(huán)境比較復(fù)雜，很難順利和高效地進(jìn)行測(cè)試振動(dòng)信號(hào)的工作，因而本文搭建即地面假巖壁的載荷試驗(yàn)平臺(tái)，在井上進(jìn)行了切割假巖壁的試驗(yàn)。要測(cè)得掘進(jìn)機(jī)截割機(jī)構(gòu)上的振動(dòng)響應(yīng)，必先須對(duì)傳感器進(jìn)行優(yōu)化布置。本文根據(jù)模態(tài)置信準(zhǔn)則建立了傳感器的適應(yīng)度函數(shù)，利用粒子群優(yōu)化算法求解其適應(yīng)度值作為評(píng)價(jià)傳感器組合優(yōu)劣的依據(jù)，得出了傳感器的優(yōu)化布置方式，進(jìn)而測(cè)得了截割機(jī)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)。
　　此外還需要獲得掘進(jìn)機(jī)截割機(jī)構(gòu)

4、的頻響函數(shù)，本文通過ANSYS中進(jìn)行瞬態(tài)分析求得頻響函數(shù)。在掘進(jìn)機(jī)截割機(jī)構(gòu)的有限元模型上根據(jù)測(cè)點(diǎn)布置原則選擇激勵(lì)點(diǎn)施加載荷，根據(jù)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析獲得了截割機(jī)構(gòu)上響應(yīng)測(cè)點(diǎn)的位移信號(hào)。在MATLAB中寫入載荷，和測(cè)點(diǎn)位移，分別對(duì)它們作傅里葉變換，然后據(jù)此求出系統(tǒng)的頻響函數(shù)。
　　獲得其頻響函數(shù)后，由改進(jìn)正則化法求解其廣義逆矩陣。然后采用逆虛擬激勵(lì)法，通過實(shí)測(cè)振動(dòng)信號(hào)建立響應(yīng)功率譜矩陣，構(gòu)造虛擬響應(yīng)向量，求解各虛擬激勵(lì)向量，合成載荷功率譜