基于自适应变分模态分解的扩展工况传递路径分析方法

张俊红，贾宏杰，周启迪，朱小龙，林杰威，3

(1. 天津大学 内燃机燃烧学国家重点实验室，天津 300072； 2. 天津仁爱学院，天津 301636；3. 潍柴动力股份有限公司，山东 潍坊 261016)

0 引言

汽车作为一个复杂的机械系统，在运行过程由于多个激励点经不同的传递路径合成导致汽车内部产生声振问题。在车辆研发过程中，为优化整车NVH(Noise, Vibration, Harshness)性能，需要综合考虑所有激励和传递路径。传递路经分析[1]可有效解决上述问题。经过20多年的发展，在TPA的基础上衍生出了多种分析方法，如工况传递路径分析(Operational Transfer Path Analysis，OPA)[2]和扩展工况传递路径分析(Operational-X Transfer Path analysis，OPAX)等[3]。其中，OPAX[4]兼顾TPA的高精度和OPA的高效率，被广泛应用于工程和科研领域。

OPAX进行参数化建模的过程，需要采集大量的工况数据[5-6]。因测试环境存在偶发性的冲击和外界干扰噪声，导致采集数据掺杂一定的噪声信号，有效的弱特征振动信号可能会被掩盖，使OPAX分析精度出现较大的偏差，无法准确获得各条传递路径的贡献度。因此，为剔除干扰信号，保证有效信号的识别精度，需要对采集到的信号进行去噪处理。

目前常用的去噪方法包含小波变换(WT)、经验模态分解(EMD)、变分模态分解(VMD)等[7-9]。WT基于积分理论，在分解信号的过程中过分依赖于小波基的选择，不具有自适应性[10]。EMD弥补了WT的不足，可自适应的将复杂的信号分解为多个本征模态函数(Intrinsic Mode Function，IMF)，但EMD在理论上缺乏严格的证明，分解信号过程中存在包络误差、模态混淆等问题[11]。文献[12]在传统维纳滤波理论的基础上提出了变分模态分解(Variational Mode Decomposition，VMD)，该方法具有坚实的数学基础，在处理非线性非平稳信号时具有很大的优势。……