CN110940528B - 一种基于爆燃激励辨识柴油机工作模态参数的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于爆燃激励辨识柴油机工作模态参数的方法及系统，辨识方法包括步骤：S1、基于待辨识柴油机的结构，布置传感器的安装点，贴装振动传感器；S2、安装柴油机及采集仪，搭建信号采集平台；S3、启动柴油机，利用燃烧室爆燃产生无规则湍流运动，在湍流主动激励作用下，对柴油机进行自激励，振动传感器采集柴油机工作状态下的振动信号；S4、采集仪从振动传感器获取所述振动信号，利用模态辨识软件对柴油机的工作模态进行辨识，获取柴油机的工作模态参数。本发明与传统的辨识方法相比，辨识的模态参数更能反映柴油机工作的状态。利用柴油机自身的爆燃特性进行激励，不需要复杂的人为设计白噪声的激励，适应柴油机的现场工作环境。

Description

一种基于爆燃激励辨识柴油机工作模态参数的方法及系统

技术领域

本发明涉及柴油机动力学分析领域，具体涉及一种基于爆燃激励辨识柴油机工作模态参数的方法及系统。

背景技术

目前，许多公司在发动机的零部件设计以及总成设计都明确规定将计算机动态特性分析作为其开发设计流程中必需的阶段，例如福特公司，而且对激励力的确定及其有限元模型都有要求和说明。有些企业早在80年代就针对发动机机体进行了全方位的计算机辅助工程(Computer Aided Engineering，CAE)分析，为此专门建立了CAE研发中心；而且随着计算机技术、发动机设计技术、有限元理论以及有限元分析软件等各个方面比较成熟的发展，CAE技术在各研发部门发挥着越来越重要的作用。

Anderton、D.Ghazy等人通过有限元软件对重型机进行了动态响应的分析；J.P.Brandeis通过有限元方法对柴油机机体进行了有限元分析，并预测了柴油机的振动，并指出了机体的薄弱环节存在于裙部和油底壳；D.Anderton、T.Priede 对柴油机进行了噪声辐射控制分析。Lalor N和Birth M对柴油机机体进行了有限元动态特性的分析，计算出了固有频率和模态振型，并对各阶模态进行分析、总结，对振动模态有了比较定向的认识。

天津大学机械工程学院的刘月辉，郝志勇等采用MSC/NASTRAN软件对 ZH1110型柴油机机体进行了有限元分析，得到了机体的各阶固有频率和模态振型，并采用脉冲激振法进行了机体模态实验，计算值和实验值吻合较好，通过对该柴油机机体模态振型分析，发现曲轴箱和气缸头部连接区域是该机体的薄弱部分，提出了结构设计的具体改进意见。邵阳学院的刘玉梅等人在Pro/E 中建立了SF480型发动机机体的三维实体模型，在ANSYS中建立了其有限元模型，进行了有限元模态分析和试验模态分析，分析了机体模态的规律，并对机体进行了动态特性分析。

目前针对柴油机动力学参数的辨识主要集中在通过有限元分析或者实验模态分析方法对柴油机的模态参数进行分析，而对于工作状态下的柴油机动力学特性与静止状态下存在一定的差异，因此传统的分析方法用于指导工作状态下柴油机特性，存在一定的局限性。传统的有限元分析或者实验模态分析，柴油机处于静止状态，通过使用额外的激励设备，如力锤或激励器等，去激励结构以便使结构产生想要的响应。但当柴油机处于实际工作状态时，一方面传统的激励方式变得困难，不易实现；另一方面，结构的行为也不同于实验状态。因此需要对于柴油机的工作模态进行辨识，以便更精确的对柴油机特性进行分析。工作模态分析是仅利用结构在工作时而不是在实验中利用传感器获得的振动响应数据中提取出模态参数，其中模态参数包括模态阻尼比，模态振型和模态固有频率。

目前工作模态分析方法在解决工程问题上是非常重要的分析方法，特别是在航空，土木工程等领域，但是针对柴油机的特点，并没有适应性的动态模态分析方法。柴油机的振动特性对于柴油机部件性能劣化具有重要的影响，而传统的柴油机动力学特性分析主要是集中在某部件特性进行分析，很少针对已经列装工作的柴油机动力学特性情况进行分析。

因此，如何基于柴油机的特点，针对整机的柴油机动力学特性开展分析、实现柴油机工作模态参数的辨识，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于爆燃激励辨识柴油机工作模态参数的方法及系统。通过柴油机在正常工作的时候，燃烧室爆燃的时候，会产生无规则的湍流敲击柴油机的机体，满足工作模态分析的前提条件，以此为依据获取柴油机工作状态下的振动信号，利用采集仪的分析模块分析工作状态下的振动信号，辨识柴油机工作模态参数。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于爆燃激励辨识柴油机工作模态参数的方法，包括步骤：

S1、基于待辨识柴油机的结构，布置传感器的安装点，贴装振动传感器；

S2、安装柴油机及采集仪，搭建信号采集平台；

S3、启动柴油机，利用燃烧室爆燃产生无规则湍流运动，在湍流主动激励作用下，对柴油机进行自激励，振动传感器采集柴油机工作状态下的振动信号；

S4、采集仪从振动传感器获取所述振动信号，利用模态辨识软件对柴油机的工作模态进行辨识，获取柴油机的工作模态参数。

进一步地，步骤S1之前还包括：

S0、分析待辨识柴油机的基本信息。

进一步地，步骤S2具体为：

S2.1、将柴油机放置到稳定的平台上；

S2.2、将振动传感器与采集仪进行数据连接。

进一步地，步骤S4具体为：

将采集仪的Signature信号特征测试分析模块采集的振动信号导入 Specturetesting谱分析模块获取柴油机的固有频率、阻尼；在将辨识出的频率、阻尼参数导入到ODS工作变形分析模块获取柴油机的振型。

进一步地，柴油机的动力学方程如下所示：

方程中[M]、[C]、[K]矩阵分别代表质量、阻尼、刚度矩阵；{x}、

分别是位移、速度、加速度列向量；{F}是驱动柴油机燃烧室中的柴油燃烧产生的激励力；对上述方程进行傅里叶变换，可以得到：

{X(ω)}＝{G(ω)}{F(ω)}

因此：

其中：

{X(ω)}＝{G(ω)}{F(ω)}中的模态模型是N个谐振模式的线性组合，并表示机床的动态特性。f_r＝ω_r/2π表示固有频率；ζ_r表示阻尼比；{φ_r}表示模态振型因子；{L_r}表示模态参与因子；上标字母T和H表示矩阵转置。

本发明还提出一种基于爆燃激励辨识柴油机工作模态参数的系统，包括：

贴装模块，用于基于待辨识柴油机的结构，布置传感器的安装点，贴装振动传感器；

平台搭建模块，用于安装柴油机及采集仪，搭建信号采集平台；

激励模块，用于启动柴油机，利用燃烧室爆燃产生无规则湍流运动，在湍流主动激励作用下，对柴油机进行自激励，振动传感器采集柴油机工作状态下的振动信号；

辨识模块，用于采集仪从振动传感器获取所述振动信号，利用模态辨识软件对柴油机的工作模态进行辨识，获取柴油机的工作模态参数。

进一步地，所述系统还包括：

基本信息分析模块，用于分析待辨识柴油机的基本信息。

进一步地，所述平台搭建模块包括：

柴油机放置模块，用于将柴油机放置到稳定的平台上；

连接模块，用于将振动传感器与采集仪进行数据连接。

进一步地，所述获取柴油机的工作模态参数具体为：

将采集仪的Signature信号特征测试分析模块采集的振动信号导入 Specturetesting谱分析模块获取柴油机的固有频率、阻尼；在将辨识出的频率、阻尼参数导入到ODS工作变形分析模块获取柴油机的振型。

进一步地，柴油机的动力学方程如下所示：

方程中[M]、[C]、[K]矩阵分别代表质量、阻尼、刚度矩阵；{x}、

分别是位移、速度、加速度列向量；{F}是驱动柴油机燃烧室中的柴油燃烧产生的激励力；对上述方程进行傅里叶变换，可以得到：

{X(ω)}＝{G(ω)}{F(ω)}

因此：

其中：

{X(ω)}＝{G(ω)}{F(ω)}中的模态模型是N个谐振模式的线性组合，并表示机床的动态特性。f_r＝ω_r/2π表示固有频率；ζ_r表示阻尼比；{φ_r}表示模态振型因子；{L_r}表示模态参与因子；上标字母T和H表示矩阵转置。

本发明通过柴油机在正常工作的时候，燃烧室爆燃的时候，会产生无规则的湍流敲击柴油机的机体，满足工作模态分析的前提条件，以此为依据获取柴油机工作状态下的振动信号，利用采集仪的分析模块分析工作状态下的振动信号，辨识柴油机工作模态参数。通过对柴油机工作模态参数的辨识，与传统的采用敲击或软件仿真的方法相比，辨识的模态参数更能反映柴油机工作的状态。利用柴油机自身的爆燃特性进行激励，不需要复杂的人为设计白噪声的激励，适应柴油机的现场工作环境。且能对已经列装工作的柴油机动力学特性情况进行分析，而不是集中在某部件特性进行分析。

附图说明

图1是实施例一提供的一种基于爆燃激励辨识柴油机工作模态参数的方法流程图；

图2是实施例二提供的一种基于爆燃激励辨识柴油机工作模态参数的系统结构图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

实施例一

如图1所示，本实施例提出了一种基于爆燃激励辨识柴油机工作模态参数的方法，包括：

S1、基于待辨识柴油机的结构，布置传感器的安装点，贴装振动传感器；

本发明辨识柴油机工作模态参数，通过获取柴油机的振动信号，对其运用工作模态分析处理技术，辨识柴油机的工作模态参数。因此，本发明在待辨识柴油机上布置响应测试点，贴装振动传感器，通过振动传感器采集柴油机不同位置的振动信号。

布置传感器的安装点时，为了避免振动传感器安装在模态振型的节点上，本发明根据柴油机结构的特点采用均匀布点，柴油机的结构特点包括水腔、型腔等。振动传感器可以采用MLV系列振动传感器，在此不作限定。具体地，将振动传感器通过硬性粘接剂在每个传感器安装点进行贴装。为了验证各传感器安装点的稳定性，本发明选择敲击点，并对柴油机进行敲击，全面查验各安装点并及时进行调整。

S2、安装柴油机及采集仪，搭建信号采集平台；

本发明对振动信号进行采集与分析，辨识柴油机工作模态参数。因此，首先需要搭建信号采集平台。具体步骤为：

S2.1、将柴油机放置到稳定的平台上；

本发明通过对柴油机的振动信号进行分析，辨识柴油机的工作模态参数。为了减小外界不稳定性对柴油机振动信号的影响，本发明首先将贴装好振动传感器后的柴油机放置到稳定的平台上，搭建良好的分析环境。

S2.2、将振动传感器与采集仪进行数据连接。

本发明通过采集仪获取柴油机的振动信号并对振动信号进行分析，具体地，本发明采用LMS国际公司的振动信号分析仪，为了确保可以准确的获取待激励柴油机的振动信号，首先将振动传感器与采集仪进行数据连接，至此完成信号采集平台的搭建。

S3、启动柴油机，利用燃烧室爆燃产生无规则湍流运动，在湍流主动激励作用下，对柴油机进行自激励，振动传感器采集柴油机工作状态下的振动信号；

搭建好信号采集平台，就可以对柴油机的工作模态进行分析与辨识。柴油机在压燃的瞬间，气缸内中的压力迅速上升至最高爆发压力P_z。气缸内气体的燃烧产生的涡流是一种“紊乱无序”的远动，这种无规则的、具有随机性的气流不停的敲击着发动机的燃烧室。这种特性满足工作模态分析条件，由此本发明通过柴油机的爆燃激励，激励出柴油机的动力学特性。

因此，本发明辨识柴油机工作模态参数时，首先启动柴油机，待工作稳定后，将工作速度调至最高，使其满足白噪声激励的工作条件，实现对柴油机的激励。内燃机燃烧过程中普遍流动形势是湍流运动，湍流具有随机性、三维涡量脉动性、耗散性及连续性特征，是一种“紊乱无序”的运动，因此柴油机的燃烧过程满足白噪声输入的假设前提。此外，柴油机正常工作的时候，燃烧室爆燃产生的激励能量足以覆盖我们感兴趣的频带。因此，本发明在湍流主动激励作用下，柴油机产生振动，通过贴装的振动传感器采集柴油机工作状态下的振动信号。

S4、采集仪从振动传感器获取所述振动信号，利用模态辨识软件对柴油机的工作模态进行辨识，获取柴油机的工作模态参数。

传感器采集到振动信号后，将其发送到采集仪进行工作模态辨识。具体地，本发明利用采集仪采集激励条件下柴油机的响应振动信号，并对采集的信号利用软件自带的工作模态分析模块对柴油机的工作模态进行辨识。例如采用 LMS采集仪，通过利用Polymax对获取的信号进行工作模态分析。

根据工作模态分析理论，在随机惯性力激励作用下，柴油机的动力学方程如下所示：

方程中[M]、[C]、[K]矩阵分别代表质量、阻尼、刚度矩阵；{x}、

分别是位移、速度、加速度列向量；{F}是驱动柴油机工作的时候产生的作用于柴油机的驱动力。对上述方程进行傅里叶变换，可以得到：

{X(ω)}＝{G(ω)}{F(ω)}

因此：

其中：

{X(ω)}＝{G(ω)}{F(ω)}中的模态模型是N个谐振模式的线性组合，并表示机床的动态特性。f_r＝ω_r/2π表示固有频率；ζ_r表示阻尼比；{φ_r}表示模态振型因子；{L_r}表示模态参与因子；上标字母T和H表示矩阵转置。

爆燃激励中，驱动力{F}是由燃烧室中的柴油燃烧产生的激励力，柴油机燃烧过程中在速燃期出现最高压力，在速燃期燃烧急剧，活塞的位移极微，此时的平均压力增长率△p/△ψ极大，但不宜超0.4MPA/℃A，因此激励能量足够。

具体地，在将采集仪(LMS)的Signature信号特征测试分析模块采集的振动信号导入Specture testing谱分析模块获取柴油机的固有频率、阻尼；在将辨识出的频率、阻尼参数导入到ODS工作变形分析模块获取柴油机的振型。

本发明对柴油机的工作模态进行辨识，不同的柴油机具有其特异性。例如，不同柴油机的结构、转速等不同，而不同的结构柴油机振动传感器的设置不同，不同的转速引起的谐频信号对信号分析的干扰不同。因此，本发明在步骤S1之前还可以包括：

S0、分析待辨识柴油机的基本信息。

柴油机的具有不同的型号，具体地，根据柴油机的型号确定柴油机的工作循环方式。例如，当待辨识的柴油机型号为TBD234V12，其发火次序 A1-B5-A5-B3-A3-B6-A6-B2-A2-B4-A4-B1，四冲程柴油机，曲轴旋转2次，燃烧室激励一次；以此根据柴油机的转速，识别谐频信号对信号分析的干扰。振动传感器设置时，首先根据柴油机的型号，获取相应柴油机空间数据，对柴油机进行建模，根据模型数据，基于均匀布点原则布置传感器的安装点。

实施例2

如图2所示，本实施例提出了一种基于爆燃激励辨识柴油机工作模态参数的系统，包括：

贴装模块，用于基于待辨识柴油机的结构，布置传感器的安装点，贴装振动传感器；

本发明辨识柴油机工作模态参数，通过获取柴油机的振动信号，对其运用工作模态分析处理技术，辨识柴油机的工作模态参数。因此，本发明在待辨识柴油机上布置响应测试点，贴装振动传感器，通过振动传感器采集柴油机不同位置的振动信号。

布置传感器的安装点时，为了避免振动传感器安装在模态振型的节点上，本发明根据柴油机结构的特点采用均匀布点，柴油机的结构特点包括水腔、型腔等。振动传感器可以采用MLV系列振动传感器，在此不作限定。具体地，将振动传感器通过硬性粘接剂在每个传感器安装点进行贴装。为了验证各传感器安装点的稳定性，本发明选择敲击点，并对柴油机进行敲击，全面查验各安装点并及时进行调整。

平台搭建模块，用于安装柴油机及采集仪，搭建信号采集平台；

本发明对振动信号进行采集与分析，辨识柴油机工作模态参数。因此，首先需要搭建信号采集平台。具体包括：

柴油机放置模块，用于将柴油机放置到稳定的平台上；

本发明通过对柴油机的振动信号进行分析，辨识柴油机的工作模态参数。为了减小外界不稳定性对柴油机振动信号的影响，本发明首先将贴装好振动传感器后的柴油机放置到稳定的平台上，搭建良好的分析环境。

连接模块，用于将振动传感器与采集仪进行数据连接。

本发明通过采集仪获取柴油机的振动信号并对振动信号进行分析，具体地，本发明采用LMS国际公司的振动信号分析仪，为了确保可以准确的获取待激励柴油机的振动信号，首先将振动传感器与采集仪进行数据连接，至此完成信号采集平台的搭建。

激励模块，用于启动柴油机，利用燃烧室爆燃产生无规则湍流运动，在湍流主动激励作用下，对柴油机进行自激励，振动传感器采集柴油机工作状态下的振动信号；

搭建好信号采集平台，就可以对柴油机的工作模态进行分析与辨识。柴油机在压燃的瞬间，气缸内中的压力迅速上升至最高爆发压力P_z。气缸内气体的燃烧产生的涡流是一种“紊乱无序”的远动，这种无规则的、具有随机性的气流不停的敲击着发动机的燃烧室。这种特性满足工作模态分析条件，由此本发明通过柴油机的爆燃激励，激励出柴油机的动力学特性。

因此，本发明辨识柴油机工作模态参数时，首先启动柴油机，待工作稳定后，将工作速度调至最高，使其满足白噪声激励的工作条件，实现对柴油机的激励。内燃机燃烧过程中普遍流动形势是湍流运动，湍流具有随机性、三维涡量脉动性、耗散性及连续性特征，是一种“紊乱无序”的运动，因此柴油机的燃烧过程满足白噪声输入的假设前提。此外，柴油机正常工作的时候，燃烧室爆燃产生的激励能量足以覆盖我们感兴趣的频带。因此，本发明在湍流主动激励作用下，柴油机产生振动，通过贴装的振动传感器采集柴油机工作状态下的振动信号。

辨识模块，用于采集仪从振动传感器获取所述振动信号，利用模态辨识软件对柴油机的工作模态进行辨识，获取柴油机的工作模态参数。

传感器采集到振动信号后，将其发送到采集仪进行工作模态辨识。具体地，本发明利用采集仪采集激励条件下柴油机的响应振动信号，并对采集的信号利用软件自带的工作模态分析模块对柴油机的工作模态进行辨识。例如采用 LMS采集仪，通过利用Polymax对获取的信号进行工作模态分析。

根据工作模态分析理论，在随机惯性力激励作用下，柴油机的动力学方程如下所示：

方程中[M]、[C]、[K]矩阵分别代表质量、阻尼、刚度矩阵；{x}、

分别是位移、速度、加速度列向量；{F}是驱动柴油机工作的时候产生的作用于柴油机的驱动力。对上述方程进行傅里叶变换，可以得到：

{X(ω)}＝{G(ω)}{F(ω)}

因此：

其中：

{X(ω)}＝{G(ω)}{F(ω)}中的模态模型是N个谐振模式的线性组合，并表示机床的动态特性。f_r＝ω_r/2π表示固有频率；ζ_r表示阻尼比；{φ_r}表示模态振型因子；{L_r}表示模态参与因子；上标字母T和H表示矩阵转置。

爆燃激励中，驱动力{F}是由燃烧室中的柴油燃烧产生的激励力，柴油机燃烧过程中在速燃期出现最高压力，在速燃期燃烧急剧，活塞的位移极微，此时的平均压力增长率△p/△ψ极大，但不宜超0.4MPA/℃A，因此激励能量足够。

具体地，在将采集仪(LMS)的Signature信号特征测试分析模块采集的振动信号导入Specture testing谱分析模块获取柴油机的固有频率、阻尼；在将辨识出的频率、阻尼参数导入到ODS工作变形分析模块获取柴油机的振型。

本发明对柴油机的工作模态进行辨识，不同的柴油机具有其特异性。例如，不同柴油机的结构、转速等不同，而不同的结构柴油机振动传感器的设置不同，不同的转速引起的谐频信号对信号分析的干扰不同。因此，本发明可以包括：

基本信息分析模块，用于分析待辨识柴油机的基本信息。

柴油机的具有不同的型号，具体地，根据柴油机的型号确定柴油机的工作循环方式。例如，当待辨识的柴油机型号为TBD234V12，其发火次序A1-B5-A5-B3-A3-B6-A6-B2-A2-B4-A4-B1，四冲程柴油机，曲轴旋转2次，燃烧室激励一次；以此根据柴油机的转速，识别谐频信号对信号分析的干扰。振动传感器设置时，首先根据柴油机的型号，获取相应柴油机空间数据，对柴油机进行建模，根据模型数据，基于均匀布点原则布置传感器的安装点。

由此可知，本发明提出的基于爆燃激励辨识柴油机工作模态参数的方法及系统，通过柴油机在正常工作的时候，燃烧室爆燃的时候，会产生无规则的湍流敲击柴油机的机体，满足工作模态分析的前提条件，以此为依据获取柴油机工作状态下的振动信号，利用采集仪的分析模块分析工作状态下的振动信号，辨识柴油机工作模态参数。通过对柴油机工作模态参数的辨识，与传统的采用敲击或软件仿真的方法相比，辨识的模态参数更能反映柴油机工作的状态。利用柴油机自身的爆燃特性进行激励，不需要复杂的人为设计白噪声的激励，适应柴油机的现场工作环境。且能对已经列装工作的柴油机动力学特性情况进行分析，而不是集中在某部件特性进行分析。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (2)

1.一种基于爆燃激励辨识柴油机工作模态参数的方法，其特征在于，包括步骤：

S0、分析待辨识柴油机的基本信息；根据柴油机的型号，获取相应柴油机空间数据，对柴油机进行建模；

S1、基于待辨识柴油机的结构，布置传感器的安装点，贴装振动传感器；

S2、安装柴油机及采集仪，搭建信号采集平台；

S3、启动柴油机，利用燃烧室爆燃产生无规则湍流运动，在湍流主动激励作用下，对柴油机进行自激励，振动传感器采集柴油机工作状态下的振动信号；启动柴油机，待工作稳定后，将工作速度调至最高，使其满足白噪声激励的工作条件，实现对柴油机的激励；

S4、采集仪从振动传感器获取所述振动信号，利用模态辨识软件对柴油机的工作模态进行辨识，获取柴油机的工作模态参数；

其中步骤S2具体为：

S2.1、将柴油机放置到稳定的平台上；

S2.2、将振动传感器与采集仪进行数据连接；

步骤S4具体为：

将采集仪的Signature信号特征测试分析模块采集的振动信号导入Specture testing谱分析模块获取柴油机的固有频率、阻尼；在将辨识出的频率、阻尼参数导入到ODS工作变形分析模块获取柴油机的振型；

柴油机的动力学方程如下所示：

方程中[M]、[C]、[K]矩阵分别代表质量、阻尼、刚度矩阵；{x}、

分别是位移、速度、加速度列向量；{F}是驱动柴油机燃烧室中的柴油燃烧产生的激励力；对上述方程进行傅里叶变换，可以得到：

{X(ω)}＝{G(ω)}{F(ω)}

因此：

其中：

{X(ω)}＝{G(ω)}{F(ω)}中的模态模型是N个谐振模式的线性组合，并表示机床的动态特性；i表示虚部，ω_r表示固有频率；ζ_r表示阻尼比；{φ_r}表示模态振型因子；{L_r}表示模态参与因子；上标字母T和H表示矩阵转置。

2.一种基于爆燃激励辨识柴油机工作模态参数的系统，其特征在于，包括：贴装模块，用于基于待辨识柴油机的结构，布置传感器的安装点，贴装振动传感器；所述传感器根据柴油机结构的特点采用均匀布点，柴油机的结构特点包括水腔、型腔；

平台搭建模块，用于安装柴油机及采集仪，搭建信号采集平台；

激励模块，用于启动柴油机，利用燃烧室爆燃产生无规则湍流运动，在湍流主动激励作用下，对柴油机进行自激励，振动传感器采集柴油机工作状态下的振动信号；柴油机在压燃的瞬间，气缸内中的压力迅速上升至最高爆发压力Pz；

辨识模块，用于采集仪从振动传感器获取所述振动信号，利用模态辨识软件对柴油机的工作模态进行辨识，获取柴油机的工作模态参数；

所述系统还包括：

基本信息分析模块，用于分析待辨识柴油机的基本信息；

所述平台搭建模块包括：

柴油机放置模块，用于将柴油机放置到稳定的平台上；

连接模块，用于将振动传感器与采集仪进行数据连接。

所述获取柴油机的工作模态参数具体为：

将采集仪的Signature信号特征测试分析模块采集的振动信号导入Specture testing谱分析模块获取柴油机的固有频率、阻尼；在将辨识出的频率、阻尼参数导入到ODS工作变形分析模块获取柴油机的振型；

柴油机的动力学方程如下所示：

方程中[M]、[C]、[K]矩阵分别代表质量、阻尼、刚度矩阵；{x}、

分别是位移、速度、加速度列向量；{F}是驱动柴油机燃烧室中的柴油燃烧产生的激励力；对上述方程进行傅里叶变换，可以得到：

{X(ω)}＝{G(ω)}{F(ω)}

因此：

其中：

{X(ω)}＝{G(ω)}{F(ω)}中的模态模型是N个谐振模式的线性组合，并表示机床的动态特性；i表示虚部，ω_r表示固有频率；ζ_r表示阻尼比；{φ_r}表示模态振型因子；{L_r}表示模态参与因子；上标字母T和H表示矩阵转置。

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