基于希尔伯特-黄变换提取车辆轨道耦合系统时频特性.pdf

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1、振动与冲击第32卷第5期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCKVn1．32No．52013基于希尔伯特一黄变换提取车辆轨道耦合系统时频特性陈双喜，林建辉，陈建政(西南交通大学牵引动力国家重点实验室，成都610031)摘要：为研究各种激扰对车辆轨道耦合系统动力学响应时频特性影响，将基于改进经验模态分解(EMD)的希尔伯特一黄变换(Hilbert．HuangTransform)应用于车辆轨道耦合动力学振动信号分析中。运用改进EMD方法提取耦合系统振动响应的固有模态函数(IMF)，并对其进行希尔伯特一黄变换，得到振动响应的希尔伯特时频幅值谱和边缘谱。分

2、析表明：希尔伯特一黄变换较傅里叶变换的分辨率与精度高，能有效捕捉车轮缺陷及轨道谐波不平顺激励下车辆轨道耦合系统的调制信号；车体垂向振动加速度随轨道不平顺波长、幅值非线性变化，振动信号的轮周激励成分为调制信号，且随轨道不平顺幅值增大而减小，随轨道不平顺波长增大非线性变化。关键词：车辆轨道耦合动力学；轨道谐波不平顺；轮周激励；希尔伯特一黄变换中图分类号：U270．1文献标识码：ATime-frequencycharacteristicsextractionofvehicle—trackcouplingsystembasedonHilbert-Huangtransf

3、ormCHENShuang—xi，LINJian—hui，CHENJian—zheng(StateKeyLaboratoryofTractionPower，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China)Abstract：Inordertolearntheinfluencesofvariousexcitationsondynamictime‘frequencycharacteristicsofavehicle-trackcouplingsystem，theHilbea—Huangtransform(HHT)bas

4、edonimprovedempiricalmodedecomposition(EMD)wasintroducedtovibrationsignalanalysis．Vibrationsignalsofthecouplingsystemweredecomposedintointrinsicmodefunctions(IMFs)byusingtheimprovedEMDmethod，andthentheHilberttime—frequency—amplitudespectrumandmarginalspectrumwereobtainedbyusingtheHi

5、lbert—Huangtransform．ThesimulationindicatesthatHilbea-HuangtransformhashigherresolutionandaccuracythanFouriertransforminfrequencydomainandcaneffectivelyseizethemodulatedvibrationsignalofcouplingsystemcausedbywheeldefectandtrackharmonicirregularity．Theveaicalcarbodyaccelerationvaries

6、nonlinearlywiththewavelengthandamplitudeoftrackirregularity．Themodulatedcomponentofvibrationaccelerationdecreaseswiththeincreaseofiregularityamplitude(amplitudefrom2ramto10mm，at10mwavelength)andhasnonlinearchangewiththeincreaseofirregularitywavelength(wavelengthfrom10mto50m，at10mmam

7、plitude)．Keywords：vehicle-trackcouplingdynamics；trackharmonicirregularity；wheelsexcitation；Hilbert—Huangtrans—forln由于轮轨接触几何关系、轮轨接触蠕滑力、悬挂刚分析非线性、非平稳信号时，吸取小波变换多分辨率优度以及阻尼等的非线性因素¨I2存在，车辆轨道耦合势，克服了基函数选取困难，局部适应性良好，且不受系统振动为非线性、非平稳随机过程。常用的分析方Heisenberg测不准原理制约，可使时间与频率同时达到法以傅里叶变换为基础的谱分析方法J。分析线较

8、高精度。因此用该方法进行的车辆系统动力