数字滤波器设计及在机构弹性动力分析中的应用

论文摘要

本文将信号分析理论中的数字滤波技术和机构弹性动力分析理论相结合,开发了数字滤波器计算机软件,通过机构弹性动力学分析获得了连杆机构杆件中的弹性位移动态响应数据,应用数字滤波器对这些响应数据进行滤波分析,为研究弹性机构动态特性变化规律提供了工具。论文主要工作如下: 对数字滤波器的原理和技术要求进行了简要论述;对常用几种数字滤波器的设计方法进行了比较,确定用窗函数法设计FIR数字滤波器,对窗函数法设计数字滤波器的原理及步骤进行了阐述;对各种窗函数及其频率响应函数进行了分析,并对各种窗函数的性能进行了比较。 分析了数字滤波器的程序算法,为了减少程序开发的工作量,对滤波器复杂的计算公式进行了简化,推导出了低通与高通,带通与带阻之间的运算关系;对程序中一些重要参数的取值范围、求解方法进行了讨论;用C语言编写了数字滤波软件,用VC++编写了该数字滤波器软件的界面;应用所设计的数字滤波器对由多个简谐波合成的复杂信号进行了滤波分析。 应用基于状态空间法的闭式算法对机构弹性动力学微分方程进行求解。对一个具体的平面铰链四杆机构进行弹性动力学响应分析,再用本文所开发的数字滤波器软件对其动力学响应进行滤波分析,研究了不同频率的响应对整个系统响应的贡献。

论文目录

• 1. 绪论
• 1.1 选题的依据及意义
• 1.2 文献综述及研究现状分析
• 1.3 本文的主要工作
• 2. 滤波器的分析及设计
• 2.1 滤波器的原理及分类
• 2.2 滤波器的技术要求
• 2.3 滤波器设计方法的选择分析
• 2.4 窗函数法设计 FIR数字滤波器
• 2.4.1 窗函数设计方法
• 2.4.2 矩形窗函数
• 2.4.3 其它几种窗函数
• 3. 滤波器的软件实现
• 3.1 程序算法概要
• 3.2 程序变量说明及程序框图
• 3.3 主要程序部分参数说明
• 3.4 滤波器软件界面设计及滤波器性能检验
• 4. 连杆机构弹性动力学分析理论
• 4.1 振动分析的意义及现状
• 4.2 机构运动微分方程式的推导
• 4.3 机构运动微分方程的求解
• 5. 机构弹性振动响应分析实例
• 6. 全文总结
• 致谢
• 参考文献