Time-frequency analysis of time-variant systems

• Autorzy: Dziedziech K. , Staszewski W. J. , Uhl T.

Warianty tytułu

PL

Czasowo-częstotliwościowa analiza systemów zmiennych w czasie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

System identification is an important and often complex process in many areas of engineering. This process is not easy when parameters of the analysed system vary with time. In such cases classical methods fail to identify parameters properly. The work demonstrated in this paper deals with time-frequency representations for identification of natural frequencies of time-variant systems. The method involves the estimation of time-variant transfer functions. A "Crazy Climbers" algorithm - based on Monte Carlo simulations and Markov chains - is used to overcome difficulties associated with the method.

PL

Identyfikacja parametrów systemów mechanicznych jest bardzo ważnym i skomplikowanym procesem. Proces ten jest o wiele bardziej skomplikowany kiedy dotyczy systemów mechanicznych, których parametry zmieniają się w czasie. W takim przypadku klasyczne metody identyfikacji nie są w stanie poprawnie zidentyfikować tych parametrów. Artykuł zajmuje się wykorzystaniem reprezentacji czasowo-częstotliwościowych w celu identyfikacji częstotliwości drgań rezonansowych systemów o zmiennych w czasie parametrach. Jednym z kroków podczas estymacji funkcji przejścia jest dzielenie spektrum odpowiedzi przez spektrum wymuszenia, co często prowadzi do dzielenia przez wartości bliskie zera, a to prowadzi do nieskończonych (lub niezdefiniowanych) wartości. W celu ominięcia tego problemu zastosowano probabilistyczną metodę „CrazyClimbers”, opartą na symulacjach Monte Carlo oraz łańcuchach Markova.

Słowa kluczowe

EN

system identification; time-frequency analysis; functional ridges; Crazy Climbers

PL

identyfikacja systemów; analiza czasowo-częstotliwościowa; grzbiety funkcji; Crazy Climbers

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 14, No. 1
• Strony: 37--42
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Dziedziech K.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Katedra Robotyki i Mechatroniki, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Fax : [phone]

autor

Staszewski W. J.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Katedra Robotyki i Mechatroniki, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Fax : [phone]

autor

Uhl T.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Katedra Robotyki i Mechatroniki, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Fax : [phone]

Bibliografia

• [1] S. L. Hahn, Hilbert transforms in signal processing. Artech House, 1996.
• [2]N. E. Huang and S. S. Shen, Hilbert-Huang Transform and Its Applications. World Scientific, 2005.
• [3]N. Delprat, B. Escudie, P. Guillemain, R. Kronland-Martinet, P. Tchamitchian, and B. Torresani, Asymptotic wavelet and Gabor analysis: extraction of instantaneous frequencies, IEEE Transactions on Information Theory, vol. 38, no. 2, pp. 644 -664, Mar. 1992.
• [4] P. J. Brockwell, "Time Series Analysis," in International Encyclopedia of Education (Third Edition), Editors-in-Chief: Penelope Peterson, E. B. Eva Baker and Barry McGawA2 - Editors-in-Chief: Penelope Peterson, and Barry McGaw, Eds. Oxford: Elsevier, 2010, pp. 474-481.
• [5] M. D. Spiridonakos and S. D. Fassois, An FS-TAR based method for vibration-response-based fault diagnosis in stochastic time-varying structures: Experimental application to a pick-and-placemechanism" Mechanical Systems and Signal Processing.
• [6] M. D. Spiridonakos, A. G. Poulimenos, and S. D. Fassois, Output-only identification and dynamic analysis of time-varying mechanical structures under random excitation: A comparative assessment of parametric methods, Journal of Sound and Vibration, vol. 329, no. 7, pp. 768-785, Mar. 2010.
• [7] M. D. Spiridonakos and S. D. Fassois, Parametric identification of a time-varying structure based on vector vibration response measurements, Mechanical Systems and Signal Processing, vol. 23, no. 6, pp. 2029-2048, Aug. 2009.
• [8] A. G. Poulimenos and S. D. Fassois, Parametric time-domain methods for non-stationary random vibration modelling and analysis - A critical survey and comparison, Mechanical Systems and Signal Processing, vol. 20, no. 4, pp. 763-816, May 2006.
• [9] W. J. Staszewski and D. M. Wallace, Wavelet-Based Frequency Response Function for Time-Variant Systems - an Exploratory Study.
• [10] K. Dziedziech, W. J. Staszewski, and T. Uhl, Input-Output Time-Frequency Analysis of Time-Variant Systems, presented at the International conference on Uncertainty in Structural Dynamics, Leuven, 2012, pp. 2765-2774.
• [11] W. J. Staszewski, Identification of nonlinear systems using multi-scale ridges and skeletons of the wavelet transform, Journal of Sound and Vibration, vol. 214, no. 4, pp. 639-658, Jul. 1998.
• [12] W. Lin and M. Xiaofeng, An adaptive Generalized S-transform for instantaneous frequency estimation, Signal Processing, vol. 91, no. 8, pp. 1876-1886, Aug. 2011.
• [13] P. M. Oliveira and V. Barroso, Definitions of Instantaneous Frequency under physical constraints, Journal of the Franklin Institute, vol. 337, no. 4, pp. 303-316, Jul. 2000.
• [14] R. A. Carmona, W. L. Hwang, and B. Torresani, Multiridge detection and time-frequency reconstruction, IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 47, no. 2, pp. 480 -492, Feb. 1999.
• [15] R. Carmona, W. L. Hwang, and B. Torresani, Practical Time-Frequency Analysis: Gabor and Wavelet Transforms With an Implementation in S. Academic Press, 1998.
• [16] G. Renner and A. Ekart, Genetic algorithms in computer aided design, Computer-Aided Design, vol. 35, no. 8, pp. 709-726, Jul. 2003.