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专利号: 2023104391075
申请人: 成都大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种评价高速磁悬浮列车系统运行稳定性的方法,其特征在于:包括如下步骤:S1:在磁浮列车车体、悬浮转向架、悬浮电磁铁、导向电磁铁上分别安装加速度传感器采集振动加速度信号;

S2:分别计算车体、悬浮转向架、悬浮电磁铁、导向电磁铁的单向振动加速度的非线性度;其中单个测点的非线性度DN计算方法如下:其中,std(·)表示求标准差,IF(t)和IFzc分别是振动加速度的瞬时频率和GZC平均频率,Aze是GZC局部幅值, 是时间t内Azc的平均值;

通过非线性度DN的计算方法计算获得车体端部测点(C1)和车体中部纵向中心测点(C2)、悬浮转向架、悬浮电磁铁和导向电磁铁上各测点安装的传感器采集的各通道的振动加速度信号的非线性度;并通过如下计算获得车体、悬浮转向架、悬浮电磁铁、导向电磁铁的单向振动加速度的非线性度:所述车体的垂向振动非线性度DNcz、横向振动非线性度DNcy、纵向振动非线性度DNcx计算公式分别为:其中,DNc1z、DNc1y和DNc1x分别是车体端部测点(C1)安装的传感器采集的垂向振动加速度ACCZC1、横向振动加速度ACCYC1、纵向振动加速度ACCXC1的非线性度;DNc2z、DNc2y和DNc2x分别是车体中部纵向中心测点(C2)安装的传感器采集的垂向振动加速度ACCZC2、横向振动加速度ACCYC2、纵向振动加速度ACCXC2的非线性度;

所述悬浮转向架垂向振动非线性度DNtz、横向振动非线性度DNty、纵向振动非线性度DNtx计算公式分别为:其中,DNBiz、DNBiy和DNBix分别是悬浮转向架垂向振动加速度 横向振动加速度纵向振动加速度 的非线性度,下标i为转向架安装的三向传感器的编号,nb为悬浮转向架传感器的数量;

所述悬浮电磁铁的垂向振动非线性度DNsmz、纵向振动非线性度DNsmx计算公式分别为:其中,DNsmzj、DNsmxj分别是悬浮电磁铁的垂向振动加速度 纵向振动加速度的非线性度,下标j为悬浮电磁铁传感器的编号,ns为悬浮电磁铁传感器的数量;

所述导向电磁铁的横向振动非线性度DNgmy、纵向振动非线性度DNgmx计算公式分别为:其中,DNgmyk、DNgmxk分别是导向电磁铁的横向振动加速度 纵向振动加速度的非线性度,下标k为导向电磁铁传感器的编号,ng为导向电磁铁传感器的数量;

S3:通过算数平均和加权平均得到高速磁悬浮列车振动响应的综合非线性度;所述高速磁悬浮列车振动响应的综合非线性度CDN的计算公式如下:其中,ωz、ωy和ωx分别是垂向振动、横向振动、纵向振动的加权系数;DNcz、DNcy、DNcx分别是车体垂向振动加速度、横向振动加速度、纵向振动加速度的非线性度;DNtz、DNty、DNtx分别是悬浮转向架的垂向振动加速度、横向振动加速度、纵向振动加速度的非线性度;DNsmz、DNsmx分别是悬浮电磁铁的垂向振动加速度、纵向振动加速度的非线性度;DNgmy、DNgmx分别是导向电磁铁横向振动加速度、纵向振动加速度的非线性度;

S4:通过磁浮列车振动响应的不稳定性指标计算公式判断磁浮列车系统稳定性;所述磁浮列车系统振动响应的不稳定性指标UNSTA为:其中,ε1、ε2为设定的阈值;若综合非线性度CDN小于设定的阈值ε1,则系统完全稳定,不稳定性指标为0;若综合非线性度CDN大于设定的阈值ε2,则系统不稳定,不稳定性指标为1;

若综合非线性度CDN大于设定的阈值ε1,但小于设定的阈值ε2,则系统弱稳定,此时定义不稳定性指标为

2.根据权利要求1所述的一种评价高速磁悬浮列车系统运行稳定性的方法,其特征在于:所述S1中,所述车体端部测点(C1)和车体中部纵向中心测点(C2)分别安装一个垂向、横向、纵向三向加速度传感器;所述悬浮转向架上四个角的C型悬浮框上方安装垂向、横向、纵向三向振动加速度传感器;所述悬浮电磁铁前后端分别安装垂向、纵向两向振动加速度传感器;所述导向电磁铁前后端分别安装横向、纵向两向振动加速度传感器;其中,x方向为纵向,y方向为横向,z方向为垂向。

3.根据权利要求2所述的一种评价高速磁悬浮列车系统运行稳定性的方法,其特征在于:所述S2中,将磁浮列车各处的加速度传感器采集的振动加速度信号进行经验模态分解或噪声辅助经验模态分解,得到每个信号的分量,通过DQ算法或正交希尔伯特变换处理信号分量并得到信号的瞬时频率、幅值;计算获得每个信号的GZC平均频率和GZC局部幅值,其中,GZC表示信号的广义过零点;

所述DQ算法的公式如下:

其中,IF(t)表示振动加速度的瞬时频率, 表示对时间t求导数,IMF(t)表示时间t内经验模态分解的信号分量;

所述经验模态分解步骤如下:

S1.1:找出信号数据序列x(t)的局部极大值点和极小值点;

S1.2:通过三次样条插值函数连接极大值点得到上包络线,通过三次样条插值函数连接极小值点得到下包络线;

S1.3:求上下包络线的均值m1;

S1.4:用输入信号数据序列x(t)减去上下包络线的均值m1得到新的数据序列h1;

S1.5:重复S1.1‑S1.4,直到h1是本征模态函数;

所述GZC平均频率IFzc计算如下:

其中,T1、T2m和T4m分别是四分之一周期、二分之一周期和一个周期;

所述GZC局部幅值Azc计算如下:

其中,A1、A2m和A4m分别是四分之一周期、二分之一周期和一个周期对应的幅值。

4.根据权利要求3所述的一种评价高速磁悬浮列车系统运行稳定性的方法,其特征在于:所述本征模态函数满足:局部极值点和过零点的数目必须相等或最多相差一个,且局部最大值的上包络线和局部最小值的下包络线均值必须为零。