يتيح لك "العنصر البحثي" الذي تم لصقه من قبل عشرات المستشعرات ، أثناء الاختبارات الديناميكية الشاملة (على سبيل المثال ، عند دراسة النشاط الاهتزازي للسيارة) توفير قدر كبير من البيانات ، لكن غالبًا ما يكون من غير الواضح ما يجب القيام به. نفس الشيء هو مع نمذجة محاكاة العمليات الديناميكية للأنظمة مع عدد كبير من درجات الحرية.
قد لا يكون هذا واضحًا تمامًا لأولئك الذين لا يواجهون مشكلة بانتظام ، ولكن النظر إلى الرسوم المتحركة المقابلة لعملية عشوائية في الزمان والمكان ، كقاعدة عامة ، لا معنى له تقريبًا. أين تنكسر أو لماذا تهتز هكذا - عادة "غير مرئي". ما توصلوا إليه بالإضافة إلى الرسوم المتحركة ، سوف أخبرك أدناه ، لكنني أوصي بذلك.
عن طريق إجراء أولي ، يمكن للمرء أيضًا الحصول على "الأشكال" المكانية للتذبذبات نفسها ، علاوة على ذلك ، إنها بالضبط المظاهر الفعلية في ظل ظروف تحميل معينة وكثافة مظاهرها (التشتت ؛ إذا رغبت في ذلك ، العمليات نفسها).
أصل
الأقنية
هذه العملية
 | توسع
|
الشكل 1: تحليل استجابة متعدد القنوات إلى أشكال زائفة. "الخيط في وسط لزج" (انظر الشكل 2)
بالإضافة إلى الرسوم المتحركة ، من المعروف أن الدراسات "الزوجية" (أطياف متبادلة ، إلخ) ، بالطبع ، لا تعطي صورة عامة.
هذه الطرق واضحة تمامًا - من خلال "الاستغناء" عن نطاقات ضيقة للغاية من الطيف تقابل الذروة الرنانة في الطيفية ، تنتج الطرق الطيفية (مرة أخرى "الزوجية") أشكالًا تقريبًا من الاهتزازات شبه التوافقية (المرتبطة بشكل كبير).
بالإضافة إلى التعقيدات التقنية الواضحة ، فإن عيب هذه الطرق هو أنك تحتاج عادة إلى اختيار قناة "مرجعية" بنجاح ، وهذا غير ممكن دائمًا. نتيجة لذلك ، تحدث أخطاء كبيرة جدًا في المراحل المتبادلة للعمليات. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يتضح أن الشكل المكاني المتذبذب للتذبذبات وبدون مثل هذه الأخطاء ، نظرًا لخصائص النظام الخطي ، يكون "معقدًا" (بدون طور) ، والذي تقل قيمته للتحليل الذاتي اللاحق عادة (وليس دائمًا) بشكل كبير.
من المعروف أن دراسة من 4 قنوات للاهتزازات الالتوائية (نظام الناقل لحافلة متوسطة) ، والتي يتم تخصيصها في عملية واحدة باستخدام الشكل الذبذبات المكاني الذي يحدده إلهام الباحث - تمت إضافة قراءات مجسيتين تقعان قطريًا في زوايا الجسم (مأخوذة من "+") ، من تم طرحها (مأخوذة من "-") شهادة اثنين آخرين تقع متناظرة.
حتى مع وجود عدد قليل من أجهزة الاستشعار ، قد لا يكون هذا النهج جيدًا تمامًا. على سبيل المثال ، يكون إطار الشاحنة عادة أكثر مرونة في الجزء الفرعي (الأمامي) من المحرك ، على التوالي ، في شكل الالتواء ، وربما ينبغي افتراضه في شكل أكثر تعقيدًا (ربما مع بعض المعامِلات "المتزايدة" للمستشعرات الأمامية - وفي نفس الوقت ، مسألة إثبات المقبولة نموذج). مع وجود عدد أكبر من قنوات المراقبة ، كل هذا معقد للغاية ومبرر بشكل سيء.
تم اقتراح الفصل الصريح (في عمليات منفصلة) للعديد من أشكال الاهتزازات (الأوضاع) ، والتي تم تحديدها مسبقًا من تجربة أو عرض نماذج أخرى ، من قبل من قِبلي (ربما ليس فقط من قِبل لي) واستدعى رئيس بلدي آنذاك "طريقة تحلل الوسائط". كان من المفترض تحليل نتائج الاختبارات الميدانية بهذه الطريقة ، وتحديد متجهات أشكالها الخاصة عن طريق اختبارات مقاعد البدلاء (أو نمذجة العناصر المحددة).
في الواقع ، لقد فعلوا ذلك ، ولكن في نفس الوقت اتضح ذلك.
من الواضح أن "المجربون على مقاعد البدلاء" ، على النقيض من "المضلعات" ، متاحون للمراقبة المتزامنة وهي عملية مقلقة حقيقية. وقد منحهم ذلك ميزة كبيرة - حيث يمكنهم تحديد وظائف النقل الحقيقية واستخدام الأجهزة والبرمجيات المتاحة لتحديد أشكالهم وترددات الاهتزازات الهيكلية الخاصة بهم (استنادًا إلى couvfitting ، و "قطع" نطاقات التردد "بالعين" ، والإشارة إلى النظام بعدد الأشكال الموجودة تجد ؛ أيضا الفن بدلا من العلم ، ولكن لا يزال).
ولكن. لقد تجنبوا بوضوح استكشاف شيء مثل تجميع السيارة ، وتفضيل الإطارات الفردية ، والهيئات الداعمة ، إلخ. - الكائنات مع التخميد منخفضة جدا. فهو يقع في حوالي اختبارات مقاعد مشروط - تحديد الترددات والأشكال الطبيعية. ليس عن المحاكاة. يمكن الحصول على تجارب تجريبية ، ولكن من الأصعب بدرجة كبيرة من أنماط الاهتزاز الجوهرية المعقولة على الأجسام المبللة بقوة أكبر قليلاً.
تبين أن المعلومات القيمة جدًا تتعلق بهذه "التفضيلات". إذا كانت قصيرة للغاية - فقط الاستنتاجات التي تم التوصل إليها لاحقًا بشكل تدريجي: لا يستحق الأمر محاولة تحليل الاستجابة بدقة إلى الأشكال الصحيحة الصحيحة للبناء ، على الرغم من "جمال" الفكرة.
إذا كان "على أصابعك" ، فمن المحتمل أن يكون هناك احتمال كبير ، وهذا يعتمد على الاضطراب الخارجي ، و "الأنماط الطبيعية للاهتزاز" (وبشكل أكثر دقة ، عمليات "مشروطة" ثابتة المطابقة للأنماط الطبيعية للاهتزاز) على الأرجح مثل هذا أو فهي مرتبطة ببعضها البعض ، وتشكل في الواقع بعض الأشكال المكانية الأخرى من الاهتزازات ، بدرجة أو بأخرى مختلفة عن تلك الخاصة بها ، وهذا يتجلى بشكل طبيعي في اعتماد قوي على تثبيط الهيكل.
كتفسير موجز "من العكس" - هناك نوعان مختلفان من التوافقيات "غير المستبدلة" غير مرتبطين ، بالطبع ، لا شيء دائمًا. (الشرح: يلاحظ التأثير المذكور أعلاه لـ "خلط الأشكال الخاصة" في غياب "اللاخطية الكبيرة" وخارج "الأشكال المعقدة" مع التخميد "غير المتناسب" في الأنظمة الخطية.)
بناءً على ما تقدم ، يُقترح تقديم استجابة النظام كمجموع لعدة عمليات مستقلة عن الارتباط مثل أشكال معينة من الاهتزاز (الانحناء ، الالتواء ، إلخ). مثل هذا التحليل بسيط للغاية ، وكقاعدة عامة ، فإنه يعطي نتائج قيمة للغاية. قد تكون النماذج التي تم الحصول عليها مشابهة لتلك الخاصة بتذبذبات النظام ، أو قد لا تكون كذلك ، لكنها تعكس دائمًا سلوك النظام على وجه التحديد في ظل ظروف التأثير الخارجي الحقيقي. علاوة على ذلك ، فهي تعكس البساطة والغنية بالمعلومات قدر الإمكان ، وتسلسلها ، مصنفة حسب الفروق ، هو سلسلة تقريبية.
للحصول على تحلل الاهتمام بالنسبة لنا ، فإننا نعتبر (1) ،
أو ، نفسه ، مضغوط ، (2) ،
حيث أن
x هي الاستجابة المادية للقناة n للنظام مع مدة عينات N التي تم الحصول عليها مباشرة في التجربة ،
q هي العملية "الشرطية" الحقيقية للقناة m مع قنوات غير مرتبطة بعضها ببعض ، H هي مصفوفة الأعمدة التي تصف أنماط الاهتزاز في الطور ("الحقيقي") المطلوبة.
بشكل عام ، من المتوقع لاحقًا m <n (عدد النماذج أقل من عدد قنوات الاستجابة المادية) ، لكن في البداية نفترض m = n ، ثم إذا كانت H و
q من الرتبة n ، (2) على أي حال ، راضٍ دون وجود ما تبقى ، من الواضح أننا وصلنا إلى
| H · Rqq [0] · H T = Rxx [0] (3) |
أو بمزيد من التفاصيل
بمعنى أن البحث عن أنماط الاهتزاز "الزائفة المناسبة" المطلوبة وعمليات الاهتزاز غير المرتبطة (مع تأخر صفري)
q يقلل إلى التحلل الطيفي (من حيث متغيرات التهيئة والأرقام) للمصفوفة المتماثلة Rxx [0] (تتألف من قيم الارتباطات التلقائية والمتصالبة
x lag Δτ = 0) تعطينا نواقلها الشاذة الخاصة الأشكال المطلوبة ، والقيم الذاتية الحقيقية تعطي الفروق في العمليات المناظرة (بالإضافة إلى العمليات المهمة ، من المحتمل أن يكون هناك تباين في 0 = ، لذلك في الممارسة عادةً ما تكون <n). إذا رغبت في ذلك ، لا يزال بإمكانك بناء العمليات نفسها في شكل تحقيقات مؤقتة ، والعثور على أطيافها ، إلخ.
لتوضيح ما سبق ، فإننا نعتبر نموذجًا لنظام ميكانيكي خطي بخمس درجات من الحرية ، يحاكي سلوك السلسلة تقريبًا في وسط لزج (الشكل 2) ،
الشكل 2 نظام الاختبار.تتأرجح تحت تأثير الاضطراب العشوائي f
1 [i] لنوع الضوضاء الوردي (الشكل 3) ، الفاصل الزمني لأخذ العينات 0.01t = 0.01 ثانية ، طول التنفيذ 25000 عينة. (فيما يلي ، يتم الحصول على تقديرات PSD بواسطة طريقة Welch ، طول القطعة 1024 ، يتم تطبيق نافذة Hamming 60 ٪ تداخل القطاعات.)
التين. 3 الطيف من الاضطرابات الخارجية.
يظهر الشكل 4 جزءًا من التنفيذ المؤقت للاضطراب.
الشكل 4: جزء من التنفيذ المؤقت للاضطراب الوارد
في الوقت المستمر ، يكون النموذج عبارة عن نظام لمعادلات الانتشار (6) ،
حيث M = 1kg ، k = 10kg / s ، T = 2000N ، l = 1m.
المطابقات (من الواضح أيها) المصفوفات تساوي عدديًا ما يلي:
يرد في الشكل 5 أحد استجابة التردد للنظام.
الشكل 5. استجابة التردد لنظام الاختبار(الشرح - كل شيء على ما يرام بعدد قمم الرنان ، كما هو موضح في الشكل 5) تفسير استجابة التردد للنظام مع التخميد المنخفض المشروط (k = 1 كجم / ثانية).
الشكل 6. شرح لخمسة أصداء.
للمحاكاة في وقت منفصل ، يتم استخدام نموذج فرق محدود (نماذج رامان تعمل بشكل جيد على فترات أخذ العينات الصغيرة ، كما
هو مبين ).
استطراد صغير. في وقت لاحق ، في إطار عمل آخر ، تم تنفيذ نمذجة الفرق المحدد لنظام الاختبار هذا بوسائل أخرى (Xcos \ Simulink). رياضيا ، النماذج متطابقة. تم الحصول على صور متحركة لاستجابة النظام لدفعة واحدة في العقدة رقم 1 والعقدة رقم 3. النتائج مثيرة للاهتمام هنا من وجهة نظر التحقق من نموذج الفرق المحدود.
(يؤدي التخزين المؤقت "غير المتوقع" لإطارات البرامج المجانية إلى إفساد الصور إلى حد ما ، لا سيما الثانية ، ولكن من حيث المبدأ ، فإن النتيجة جيدة جدًا.)
لكن عد إلى نموذج ماتلاب (GNUOctave). يظهر طيف الاستجابة الناتج في الشكل 7.
الشكل 7 طيف الاستجابة (القناة × 1 )علاوة على ذلك ، تم استخدام طريقة الارتباط للعثور على قيم الارتباط التلقائي والترابط لقنوات الاستجابة.
نتائج تطبيق الطريقة قيد المناقشة: تم العثور على تباينات للعمليات الزائفة والشرقية Rqq وأشكال متميزة من H نفسها:
العمليات الثلاث الأولى في التحلل ، الرسوم المتحركة للعملية متعددة القنوات بأكملها والأوضاع الثلاثة الأولى من الاهتزاز في 32 عينة (من 6714 إلى 6746 عينة ، أي من 67.13 ثانية من حيث الكمية) تبدو مهمة من الناحية الكمية (حسب قيم التشتت في رقق) 67.63 ثانية الوقت الحالي) هو مبين في الشكل 1 في بداية المقال. كما ترون ، فإن هذه الأشكال الزائفة لها بعض أوجه التشابه مع أشكالها الخاصة من اهتزازات الأوتار.
تشير الخبرة المتراكمة إلى الميزات التالية لهذه الطريقة.
- طريقة حساسة للضوضاء الدخيلة ، بما في ذلك عالية التردد. هناك خطر في الحصول على نتائج "عشوائية" (مع وجود خطأ عشوائي كبير) وعدم قابلية الظهور الواضح للنتائج التجريبية. من الضروري تصفية الجزء غير العامل (غير المهم من الناحية الكمية) بعناية من نطاق التردد للإشارة متعددة القنوات. (في وقت واحد ، تم إيقاف العمل في هذا الاتجاه بسبب تقارير المجربين عن "غياب" الارتباط بين القنوات - تأثير الضوضاء القوية)
- تم الحصول على أفضل النتائج حيث كان عدد قنوات الملاحظة أكبر بكثير من عدد المظاهر المتوقعة لأشكال الذبذبات (عدد القمم الرنانة في المدى المدروس) ، أي ل م << ن.
- مع وجود عوامل Q عالية ، يبدو أن أنظمة الشكل الزائف تميل إلى الأوضاع الحقيقية للنظام. النتائج التي تم الحصول عليها على مثل هذه الأنظمة أكثر استقرارًا في حالة الضوضاء.
- إذا كان زوج القيم الذاتية Rxx [0] يتزامن أو حتى يتقارب ، يتم تحديد الزوج من الأشكال الزائفة المقابلة ، على ما يبدو ، حتى مجموعاتهما الخطية المستقلة - لا يمكن فصل هذه الأشكال فيما بينها في ظل ظروف تجريبية معينة.
- على ما يبدو ، عند مقارنة الأشكال الحقيقية (التي تم العثور عليها بواسطة طرق أخرى) والأشكال الزائفة التي تم النظر فيها ، مع بعض الاحتمالات ، يمكن العثور على نقاط تطبيق الاضطراب الخارجي (خاصةً الاضطراب في القنوات الصغيرة) ، إذا كانت هذه المشكلة ذات صلة.