[发明专利]一种数控装备实验模态分析方法

说明书

技术领域：

本发明属于数控装备性能参数分析技术领域，尤其涉及一种数 控装备实验模态分析方法。

背景技术：

国内外很早就开始用实验模态分析的理论和方法对机械结构动 态特性进行了系统的研究，并且已形成了较成熟的分析仪器和商用 软件。传统的模态参数识别系统是基于传递函数的测试和分析进行 参数识别的，即同时测得系统的各个激励和响应信号，进行FFT操 作，得到传递函数矩阵，用模态分析理论通过对试验导纳函数的曲 线拟合，识别出结构的模态参数。这种传统的实验模态分析系统已 经广泛的用在数控装备结构的模态参数识别上了，在本领域属于公 知，例如见中国专利申请号为：200610171541.6，发明名称为：数 控装备加工动力学特性测试分析系统，基于输入输出信号分析的整 套测试分析的软件平台。中国专利申请号为：87107568.7，发明名 称为：模态分析计算机优化算法，提供了假设输入为白噪声的模态 参数提取方法。以上这些系统或者算法都是通过测试激励响应信号， 或假设输入为白噪声的情况下来进行的。但是，对于重、大型数控 装备这些仪器和软件难以使用，主要问题是由于重、大型数控装备 每个部件质量大，若采用力锤敲击，敲击力小了其能量难以激发出 所需要的模态，敲击力大了又可能对装备造成破坏；若采用激振器 激励，常规激振器的功率也难以激发出所需要的模态，特大功率激 振器不仅激振频率低难以满足数控装备频率特性的要求，而且价格 昂贵，安装复杂。如果只需利用响应数据便可进行参数辨识，这无 疑是一大优点。这样便可对工作情况下的机械及结构进行所谓“在 线(Online)模态分析”。这不仅使那些无法测得载荷的工程结构 的模态分析成为可能，而且在实际工作状态下辨识的模态参数能更 确切地反映结构的实际动态性能。考虑现实系统总存在一定程度的 非线性，适用的线性模态模型也应该在实际负载工作点上辨识建立。 但目前基于环境噪声的工作模态分析方法的前提是假定未测量激励 信号为关注频段的随机白噪声扰动。显然，这个对激励的假设对所 有含有旋转部件的机械系统并不适用，因为除去随机扰动，这些机 械系统还受到由于旋转部件引起的谐波扰动。如果谐波频率接近该 结构的固有频率，则上述模态分析方法将不能准确识别出模态参数， 并且在实际数控装备工作激励中，旋转部件引入谐波干扰还将是时 变的，这更增加了分析的困难。因此，急需研究一种新的面向重、 大型数控装备的实验模态分析方法。

发明内容：

本发明的目的旨在克服现有技术之不足，提供一种数控装备实 验模态分析方法。

本发明主要通过如下技术方案来实现发明目的：

一种数控装备实验模态分析方法，它包括如下步骤：

1)“自激励”输入，利用数控装备运动规律给数控装备输入自 激励信号，通过“自激励”对数控装备结构产生输入激励；

2)在分析数控装备各部件激励响应敏感点的基础上，获取数控 装备响应幅度较大的点作为参考点和响应点，并优化布置参考点和 响应点；

3)自激励信号在参考点和响应点产生自激励响应，采集所述参 考点和响应点在自激励响应后产生的响应信号；

4)使用所述参考点和响应点的响应信号识别出系统的固有频 率；

5)对采集数据进行分析再处理，利用所述固有频率得到振型；

6)基于峰值法对参考点和各响应点的固有频率所得振型进行处 理，得出数控装备结构的动态特性参数。

在本发明中，其中步骤1)所述“自激励”为数控装备运行状态 下由数控装备本身产生的宽频带激励。

在本发明中，其中步骤1)所述“自激励”由数控装备各运动轴 空运行产生。

在本发明中，其中所述步骤2)由加速度传感器完成。

在本发明中，其中所述步骤3)由数据采集模块完成。

在本发明中，其中所述步骤5)由自激励软件分析模块完成。