随机振动功率谱估计方法研究.pdfVIP

2010年第 l2期 串阅高新技术企业 N0．12．2OlO (总第 147期) ChinaHi-TechEnterprises (CumulativetyNO．147) ．一 l 1 O O +l ∞ ∞ ∞ 随机振动功率谱估计方法研究 干 昌浩 (贵州江南机 电设计研究所，贵州遵义563004) 摘要：功率谱估计在航空、航天和其他领域中应用广泛。快速、准确的功率谱估计能够有效地对飞行器实测数据进行 分析，测量系统中的噪声，指导振动试验。文章主要介绍了随机振动功率谱估计的方法，为工程设计提供理论依据。 关键词：功率谱估计；随机振动；工程设计；周期图法；非参数方法 中图分类号：TN911 文献标识码：A 文章编号：1009—2374(2010)12—0021—03 对于随机信号，无法像确定性信号那样用数学表达式来 种方法属于经典谱估计的一类——周期图法。相比非参数方 确定地描述它，而只能用它的各种统计平均量来表征它。其 法，参数方法则主要围绕ARMA(自回归移动平均)模型的参 中，自相关函数最能完整地表征它的特定统计平均值。而一 数估计问题来计算信号的功率谱，属于现代谱估计方法。 个随机信号的功率谱密度正是自相关函数的傅里叶变换，我 (一)经典谱估计——周期图法 们可以用功率谱密度来表征它的统计平均谱特性。所以，要 周期图法是把随机信号的Ⅳ点观察数据 (f)视为一 在统计意义下描述一个随机信号，就需要估计它的功率谱 有限信号，直接取其傅里 Fourier)变换，得到 (CO)，然 (PowerSpectralDensity，PSD)。功率谱估计在其他应用中也 后取其幅度的平方，并除以Ⅳ，作为对信号真实功率谱密度 有十分重要的作用，测量噪声频谱、检验埋没在宽带噪声中的 G (CO)的估计 ，即： 窄带信号，飞行器实测数据的分析，以及用噪声激励法估计线 1 ， G(co)=亡』VIx (oc)l‘ (1) 性系统的参数等，都要估计功率谱。因此，随机信号的功率谱 估计是当前信号处理中的一个重要的研究课题。 式中：09表示圆频率(rad／s)，在实际应用中频率一般采用 赫兹(Hz)为单位，即取f=oc127r，设其相应功率谱密度为G，，则 一 、 功率谱估计的方法 有Gf=2~rG ( o 功率谱估计有多种方法，一般可以分为非参数方法与参 周期图估计方法的效果并不好，它的估计方差很大，而且 数方法。非参数方法中较为常用的是韦尔奇(welch)方法，这 不满足一致性估计条件，即方差不会随着Ⅳ的增大而趋于零。 变形研究的可行方法，对预测路面的高温抗车辙能力进行比 — -一 路面结构组合一 + 路面结构组合二 较，从而确定合理的路面结构。避免和减少路面出现车辙的 问题，具有一定的经济效益。 g — — 0