博碩士論文 89323125 詳細資訊




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姓名 林裕豐(Yu-Feng Lin)  查詢紙本館藏   畢業系所 機械工程學系
論文名稱 VKF階次追蹤之探討與應用
(The research and application of Vold-Kalman tracking filter)
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摘要(中) 論文中所探討的VKF階次追蹤為一種旋轉機械階次分析法,相較於傳統分析法,其輸出結果具有極高之精確度,對於估測旋轉機械運轉時動態信號能量,及詮釋相關物理現象有莫大助益。
本文涵蓋:緒論、VKF階次追蹤之實現與模擬測試、角位移VKF階次追蹤的實際運用、結論以及附錄等。文中並討論權重因子(weighting factor)與VKF階次追蹤的時域與頻域響應間的關係,以作為權重因子選擇的依據。在實際工程應用部分,分別對於兩台由不同傳動系統所構裝之電動機車、及研究室自行設計的傳動元件實驗平台進行運轉特性探討。藉由量測之信號,驗證角位移VKF分離相近與交錯階次信號之功能;並釐清皮帶輪傳動系統所組成之電動機車於運轉時主要的噪音源,以作為後續改進之依據。最後比較VKF階次追蹤與短時間傅立葉法之間的優缺點作為結論。
因所得之VKF階次追蹤數學形式與調適濾波器中的韋勒濾波器(Wiener filter)相同,所以於附錄中概述此型濾波器,以對VKF階次追蹤有更完整的瞭解。
摘要(英) The Vold-Kalman tracking filter (VKF) is one of order tracking techniques for rotating machines. The tracking results from the VKF algorithm possess extremely accuracy compared with conventional methods such as FFT-based techniques. It is a useful tool for estimating the energy of a certain order component embedded in a dynamic signal resulting from the operation of a rotary machine. Besides, the VKF order tracking techniques offer helpful information for interpretation of physical phenomena.
The contents of the thesis include introduction, the theoretical part and numerical implementation of the VKF techniques, the application of the angular-displacement VKF technique and conclusion. The thesis have discussed the relation between the weighting factor to frequency and time-response. This result supplies for choosing to choose weighting factors. In real application, the signal is generated by two electric motor with different transmitting system and a rotate machine. By measured signal, demonstrate VKF can decouple closing or crossing frequency trajectories. In conclusion, discuss the differences between the VKF and the short time Fourier transform.
關鍵字(中) ★ 階次分析
★ 弗德-卡門濾波器
關鍵字(英) ★ order tracking
★ Vold-Kalman tracking filter
論文目次 誌 謝 II
目 錄 III
圖 目 V
表 目 VII
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 相關文獻回顧 3
1.3 研究範圍 5
第二章 VKF階次追蹤之實現與模擬測試 6
2.1 角速度VKF階次追蹤理論探討 6
2.1.1 結構方程式 6
2.1.2 資料方程式 7
2.1.3 求解 向量 8
2.1.4 幅值與相位 10
2.2 角位移VKF階次追蹤理論探討 11
2.2.1 結構方程式 11
2.2.2 資料方程式 12
2.2.3 求解複數包絡線 12
2.3 權重因子的影響 17
2.4 VKF階次追蹤之模擬信號測試 25
2.5 LABVIEW環境下之階次分析人機操作介面 33
2.5.1 角速度VKF階次追蹤之人機介面 33
2.5.2 角位移VKF階次追蹤之人機介面 34
第三章 角位移VKF階次追蹤的實際運用 37
3.1 兩相近階次信號之分離 37
3.1.1 實驗平台之組成 38
3.1.2 實驗設計與分析結果 40
3.2 交錯信號之分離 46
3.2.1實驗對象與設計 46
3.2.2 實驗分析結果 50
3.3 電動機車的動態分析 54
3.3.1實驗對象與設計 54
3.3.2 實驗分析結果 57
第四章 結論 60
參考文獻 62
附錄A 韋勒濾波器 63
A.1 正交性原理(Principle of orthogonality) 63
A.2 韋勒方程式 65
A.3 線性截線濾波器(linear transversal filter) 66
A.4韋勒方程式的矩陣形式 67
參考文獻 [1] Bossley K.M., Mckendrick R.J., 1999, “Hybrid Computed Order
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pp.14-26 .
[5] Vold, H. and Leuridan, J., 1993, “ High Resolution Order Tracking at
Extreme Slew Rate, Using Kalman Tracking Filters”, SAE Paper
No.931288 .
[6] Vold, H. and Leuridan, J., ” High Resolution Order Tracking Using
Kalman Tracking Filters-Theory and Applications”, SAE Paper No.
931288 .
[7] Vold, H., Mains, M. and Blough, J., 1997, “Theoretical Foundation
for High Performance Order Tracking with the Vold-Kalman Tracking Filter”, SAE Paper No.972007 .
[8] Vold, H. and Herlufsen, H. “Multi Axle Order Tracking with the
Vold-Kalman Tracking Filter”, Sound and Vibration/May 1997.
[9] Kryniski, Krystof, Carlsson, Ulf, 1999, “Order Tracking Of Diesel
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[10] Golub,G.,Van Loan,C.,”Matrix Computation”, Johns Hopkins
University Press, 2nd ed, 1989.
[11] 徐樹方,「矩陣計算的理論與方法」,北京大學,第一版,1981。
[12] 陳建興,「階次分析之研究與工程應用」,國立中央大學,2001。
指導教授 吳漢雄、潘敏俊
(John H. Wu、Min-Jun Pan)
審核日期 2002-7-15
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