基于LabVIEW的非线性振动仿真测试平台

基于虚拟仪器的振动测试

第31卷　第6期2007年12月

武汉理工大学学报(与工程版)

JournalofWuhanUniversityofTechnology

(TransportationScience&Engineering)

交通科学

Vol.31　No.6Dec.2007

基于LabVIEW的非线性振动仿真测试平台

林富生

1,2)

*

　黄其柏　詹志刚　孟　光

1)3)4)

(华中科技大学机械科学与工程学院1)　武汉　430074)

(武汉科技学院机电工程学院2)　武汉　430073)(武汉理工大学能源与动力学院3)　武汉　430063)

(上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室4)　上海　200240)

摘要:在LabVIEW平台上设计了非线性振动仿真和测试分析系统.系统功能包括常用的时域、频域分析功能,还包括非线性分析所需的相轨图、分叉图、Poincare图、Lyapunov指数等模块.仿真数据可由几种方法生成,既可以在控制面板或在MATLAB节点中输入状态变量表示的函数来生成,也可以选择输入其他仿真程序生成的数据.实际测试时则从工程系统中采集数据.关键词:虚拟仪器;非线性振动;仿真;测试中图法分类号:O329;TP274;TH113.21

0　引　　言

工程实际中的非线性系统有很多,如裂纹转子系统、碰摩转子系统等,其相关研究也一直受到重视

[1-4]

1　模拟非线性系统

为了分析非线性系统的特征,本文选用Duff-ing方程和裂纹转子系统作为2个模拟测试对象.通过面板可以改变系统的关键参数,由计算机数

值求解,从而可以得到各类非线性现象的仿真数据.在此基础上,设计了非线性分析的仪器面板和相应的功能模块.Duffing方程为 (t)+Mx 　x(t)-x(t)+x3(t)= cos(t)(1)选择其中对响应影响大的 作为控制参数.

裂纹转子系统则如图1所示.

.非线性研究所常用的手段如相轨图、

Lissajous图、Poincare截面图、随转速变化的分叉图、Lyapunov指数、分数维计算等在常规仪器上比较难分析.由于一些条件的限制,又难以购买

到非线性分析所需要的仪器.LabVIEW的出现,为振动的仿真分析和现场故障诊断提供了良好的平台.目前的文献主要利用LabVIEW强大的数值处理和图形显示功能设计了一些传统振动测试仪器所具有的功能,如时域波形、频谱分析、瀑布图、轨迹图等[5-7],较少涉及到非线性分析的模块.本文针对这一情况,利用LabVIEW强大的非线性仿真分析功能,设计了相应的分析面板,再配以相应的数据采集卡,建立了便携式非线性仿真测试系统,为工程实际中的非线性振动测试提供了方便实用的平台.

图1　裂纹转子系统及动、静坐标系

　　　　收稿日期:2007-07-26

　　　　林富生:男,42岁,博士后,教授,主要研究领域为非惯性系转子动力学、旋转机械故障诊断专家系统

　　　*湖北省自然科学基金项目(批准号:2006ABA298);中国博士后科学基金项目(批准号:2005037195);国家重点实验室开放基金

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