汽车减振器阻尼系数与悬架系统阻尼比的匹配

阐述了双轴汽车减振器阻尼系数与悬架系统阻尼比匹配设计的原则,论述了悬架减振器外特性的匹配设计要求和设计方法,并对某实际车型进行了减振器阻尼系数与悬架系统阻尼比匹配分析及改进设计。通过道路试验验证了改进设计的结果是可行的。     

高速列车减振器阻尼特性的影响因素分析

节流阀结构是影响减振器阻尼特性的主要因素,为了得到其结构参数,作者建立了高速列车二系横向减振器内流场的仿真模型。利用计算流体力学的方法分析减振器内部三维动态流场,得到节流阀阻尼孔的尺寸以及开阀阻尼力和开阀速度,并分析了开阀速度和油液温度对减振器阻尼特性的影响。计算结果表明：调节节流阀参数可以得到满足减振器性能要求的阻尼特性;高温时减振器阻尼力减小的两个主要因素是节流阀片易开启以及油液动力黏度降低;开阀速度极小的改变会引起减振器阻尼力发生较大的变化。     

关于自适应减振器几个问题的探讨

对自适应减振器设计的有关问题进行了探讨,介绍了电流变体的阻尼特性,确定了自适应减振器的结构方案和主动控制系统,并作了相应的评价。     

减振器阻尼特性仿真及结构参数影响分析

减振器阻尼特性对车辆平顺性和操纵稳定性有着重要影响。通过对一种双缸式减振器液力系统进行分析,应用液压流体力学理论建立了其数学模型,在MATLAB/Simulink中搭建了减振器仿真模型并进行仿真,其仿真结果与实验结果符合较好。在此基础上利用该减振器仿真系统分析了减振器几个结构参数对减振器阻尼特性的影响,以指导减振器的设计从而较快地获得最合适的结构参数和最优的阻尼特性。     

磁性液体阻尼减振器的实验研究

针对航天器中一些部件具有频率低、位移小、加速度小的振动特征,设计了专门的实验台,研究了一种结构简单的磁性液体阻尼减振器．在减振过程中,该磁性液体阻尼减振器的能量主要通过摩擦和永磁铁吸附磁性液体的弹性变形来耗散．根据能量耗散机理,通过实验研究分析了磁性液体的种类、体积及永磁铁的形状等因素对磁性液体阻尼减振器减振效果的影响．研究结果表明,在煤油基磁性液体中,柱状磁铁的减振时间随着磁性液体体积的增加而减少;环状磁铁的减振时间随磁性液体体积的增加而减少;在机油基磁性液体中,柱状磁铁的减振时间随着磁性液体体积的增加而增加,环状磁铁的减振时间随着磁性液体体积的增加而减少．     

铁道车辆液压减振器卸荷速度选取方法

为了精确选取铁道车辆各类液压减振器的卸荷速度, 提出了一种选取卸荷速度的2σ方法。通过试验测试和动力学仿真计算, 得到液压减振器两端的相对速度, 并进行概率统计分析、参数估计和概率分布假设检验。在相对速度属正态分布的前提下, 计算相对速度的2σ值, 并作为减振器的卸荷速度。计算结果表明: 通过该方法确定卸荷速度的液压减振器可使95%的车辆低频振动得到衰减, 5%的高频振动得到过滤。     

可调阻尼减振器系统的应用及匹配研究

由于汽车在不同行驶工况下对减振器特性具有不同的要求,可调阻尼减振器一直是筒式液阻减振器技术发展的一个重要目标。本文针对当前较常用的CDC减振器,对其功能和调整策略进行了初步讨论,对其基本的调校匹配方法进行了总结,并对其发展方向进行了展望。     

高灵敏度振动子最佳阻尼的试验方法

通过建立振子的力学模型及拓的动力学微分方程，介绍了确定最佳外接电阻的试验方法。该方法保证了振子的最佳阻尼，提高了振子的动态测量精度。     

汽车可变阻尼悬架系统的数值仿真分析

以随机振动理论为基础,采用振动测试技术中侧取悬架频域特性的快速扫描激励方法,对汽车可变阻尼悬架系统力学模型进行数字快速正弦扫频激励的计算机仿真计算,获得非线性悬架系统频域特性的数值解,以此为基础计算并分析评价可变悬挂系统平顺性和安全性的指标。     

基于DBNs的车辆悬架减振器异响鉴别方法

针对人工经验提取特征进行减振器异响鉴别的复杂性与不可扩展性的问题,分析了深度信念网络(deep belief networks,DBNs)在减振器异响鉴别中的应用,并结合减振器整车与台架试验提出了完整的减振器异响鉴别流程.该方法只需将收集到的减振器活塞杆顶端振动加速度信号作为输入,经过DBNs模型逐层特征学习便可进行减振器异响鉴别.同时将鉴别结果与经典的BP神经网络、支持向量机以及传统的3种人工特征提取方法进行对比分析.结果表明:在输入仅为原始信号的条件下,深度信念网络模型对减振器异响鉴别的准确率为96.7%,表明了深度信念网络在减振器异响甄别中的优越性,具有广泛的工程应用前景.      

车辆半主动悬架全息最优滑模控制器设计方法

为使半主动悬架在名义工况下获得尽可能优的使用性能, 保证在变参数/行驶工况下具有良好的鲁棒性, 提出一种车辆半主动悬架全息最优滑模控制器设计方法。基于车辆模型分析了现有最优滑模控制器不能使半主动悬架在名义工况下获得较优性能与在变参数/行驶工况下鲁棒性较差的原因。通过对半主动悬架控制系统状态方程进行扩展, 构建了不丢失任何系统结构与期望性能信息的滑模流形函数, 据此设计了半主动悬架全息最优滑模控制器。通过变参数多工况数值仿真对比了采用现有最优滑模控制器的半主动悬架、采用全息滑模控制器的半主动悬架与被动悬架的性能。分析结果表明: 在名义工况下, 采用全息最优滑模控制器的半主动悬架的综合性能较采用现有最优滑模控制器的半主动悬架与被动悬架的综合性能分别提高了88.30%、38.33%;在变参数工况下, 采用全息最优滑模控制器的半主动悬架、采用现有最优滑模控制器的半主动悬架和被动悬架的综合性能指标的最大波动分别是26.22%、74.42%、46.39%;在变行驶工况下, 采用全息最优滑模控制器的半主动悬架、采用现有最优滑模控制器的半主动悬架和被动悬架的综合性能指标的最大波动分别是78.55%、106.22%、115.06%。可见, 相比于被动悬架与采用现有最优滑模控制器的半主动悬架, 采用全息最优滑模控制器的半主动悬架可获得更好的名义工况使用性能与变工况鲁棒性。     

基于非线性Drive-shaft模型的车辆传动系统冲击响应

建立了包含线性与非线性项的车辆传动系统非线性Drive-shaft模型, 应用具有耗散项的拉格朗日方程将非线性Drive-shaft模型转换为当量化的两质量模型, 通过将两端扭转角等效到同一端获得了传动系统的冲击响应方程, 应用Routh-Hurwitz准则分析了冲击响应方程的稳定性, 获得了稳定性参数区间。仿真结果表明: 将非线性阻尼分别设置为0和线性阻尼的1/10、-1/10时, 冲击响应首个峰值的绝对值分别为0.153 9、0.101 4、0.371 6, 当非线性阻尼为线性阻尼的1/10时, 冲击响应的首个峰值的绝对值最小, 这说明正的非线性阻尼有利于冲击响应的衰减; 将非线性刚度分别设置为0和线性刚度的1/10、-1/10时, 获得的冲击响应首个峰值的绝对值分别为0.153 9、0.178 8、0.115 9, 当非线性刚度为线性刚度的-1/10时, 冲击响应的首个峰值的绝对值最小, 这说明负的三次方非线性刚度有利于冲击响应的衰减; 在固定非线性刚度为线性刚度的-1/10的基础上, 将代表非线性阻尼的系数分别设置为0.1、0、-0.1, 获得的冲击响应首个峰值的绝对值分别为0.078 4、0.114 2、0.231 6。可见, 当代表非线性阻尼的系数设置为0.1时, 冲击响应的首个峰值的绝对值最小, 这表明在传动系统线性刚度及线性阻尼的基础上, 设计负的非线性刚度及正的非线性阻尼可以提升传动系统抵抗冲击的性能。     

汽车侧倾运动安全主动悬架LQG控制器设计方法

为了提高汽车转向-侧倾运动的安全性, 设计了主动悬架侧倾运动安全LQG控制器; 建立了3自由度汽车转向-侧倾运动动力学模型, 选择横向载荷转移率、侧倾角及其加速度构建汽车侧倾安全综合性能评价指标; 为了解决现有设计方法无法跟踪系统干扰项(前轴转向角) 和控制加权矩阵行列式等于零带来的控制向量无法求解的难题, 将前轴转向角进行满足最小相位系统的微分变形, 并与原系统方程组成增广系统方程, 在综合性能评价指标中引入包含控制项的无穷小量, 以满足LQG控制器设计条件; 结合层次分析法和归一法, 以鱼钩工况为基础, 仿真获取汽车转向-侧倾运动统计数据, 进而确定LQG控制器的加权系数, 通过多工况数值仿真验证主动悬架侧倾运动安全LQG控制器的工作效果。仿真结果表明: 新设计的LQG控制器不干扰驾驶人的转向操纵; 与被动悬架相比, 在鱼钩工况、蛇形穿桩工况和双移线工况下, 采用LQG控制器的主动悬架可使汽车侧倾运动安全的主要评价指标即横向载荷转移率的方差分别降低了32.08%、32.82%、29.24%, 侧倾角的方差分别降低了47.74%、44.19%、63.41%, 侧倾角加速度的方差分别降低了87.30%、60.00%、86.39%, 说明采用新设计LQG控制器的主动悬架可大幅度改善汽车侧倾运动安全性, 且具有良好的转向工况适应性。     

无外界动力源主动悬架蓄能器参数匹配

为了合理匹配LQG控制无外界动力源主动悬架的蓄能器充气压力、最高工作压力与容积等参数, 以满足95.4%工作需求, 选取理想控制力标准差的2倍为主动悬架的最大输出力, 结合馈能/主动油缸参数确定蓄能器的理想工作压力; 以压力波动小于5%为目标, 确定蓄能器的充气压力和最高工作压力; 推导了悬架与蓄能器间的能量流动方程, 并在增加2kW负载条件下进行变容积参数的动态仿真, 确定蓄能器的容积。计算结果表明: 蓄能器理想工作压力为23.008MPa时, 悬架二次型性能指标仅较理想状态增大5.21%;蓄能器的充气压力、最高工作压力与容积分别为11.108、23.583MPa与2.5L, 此时LQG控制无外界动力源主动悬架稳定工作时蓄能器的最大压力波动为1.03%。可见蓄能器参数匹配结果同时满足无外界动力源主动悬架的低成本、高性能及高能量回收率的要求。     

考虑性能衰退的燃料电池汽车自适应优化能量管理策略

为了提高系统效率与降低因不利运行条件导致的燃料电池使用寿命缩短风险,提出了考虑燃料电池性能衰退的自适应庞特里亚金极小值原理(PMP)能量管理策略,用于城市公交车燃料电池/超级电容混合动力系统;分析了离线式PMP燃料电池/超级电容混合动力系统在5种不同循环工况下的能量分配结果,获取了在3种典型城市公交循环工况下初始协态变量随能量管理系统的状态量,即超级电容荷电状态始、末时刻差值的变化关系,插值出在线式PMP初始协态变量与荷电状态的对应关系,结合PMP正则方程计算每一时刻的协态变量,形成具有维持荷电状态稳定的在线PMP协态变量自适应更新方法;将影响燃料电池性能衰退的功率变化率、启停次数和最大功率作为约束条件,并在自适应PMP的成本函数中引入燃料电池功率变化率,获取满足约束条件且混合动力系统燃料经济性较好的能量管理策略;开展控制器硬件在环(HIL)仿真测试,验证该能量管理策略的实际应用效果。研究结果表明：在不同于确定协态变量的公交工况SC03和纽约城市循环(NYCC)工况下,自适应PMP末态荷电状态稳定在目标值附近,且与离线PMP相比,燃料经济性损失分别仅为1.27%和0.93%;在不同于确定协态变量和成本函数权重系数的运行工况即中国公交行驶循环(CBDC)综合测试工况下,该自适应优化能量管理策略可实现满足约束条件的能量分配,且燃料经济性保持为离线最优经济性的90.76%;在CBDC和纽伦堡公共汽车(NurembergR36)测试工况下,HIL仿真结果与数值仿真结果平均误差均小于5%。综上,该自适应优化能量管理策略考虑了燃料电池性能衰退,可实现混合动力系统的高效运行,具有长寿命使用潜力。     

再制造物流网络优化设计的扩展模型

针对再制造物流网络与传统生产分销物流网络的集成优化设计问题, 综合考虑网络中正向和逆向物流的设施集成与运输整合, 以及设施建设成本的规模经济效应, 基于混合整数非线性规划方法, 建立了一种再制造物流网络优化设计的扩展模型, 用来确定网络中各种设施的数量、位置及规模, 并在由此构成的各条物流路径上合理分配物流量, 使运营周期内的净收益最大。最后, 通过一个算例对模型进行了数值演算和验证。计算结果表明: 该模型能根据物流网络的实际调查数据, 得到网络的最优目标函数与决策变量值, 能有效辅助再制造物流网络优化设计。     

车速变化对车辆操纵稳定性的影响(英文)

为了降低车速变化对车辆操纵稳定性的影响, 建立了考虑车速变化的动态车辆转向运动模型, 分析了描述模型的微分方程组所有系数都是随车速变化而时变的特性, 通过变参数动态仿真, 定量研究了车速变化对车辆操纵稳定性的影响。研究结果表明: 减速时正的纵向车辆惯性力使后轴负荷向前轴转移, 导致前轴侧偏刚度变大, 后轴侧偏刚度变小, 进而使车辆的横摆角速度增益增大, 即车辆操纵稳定性变差; 初始车速越高, 减速度越大, 车辆横摆角速度增益增大越快; 加速时负的纵向车辆惯性力使前轴负荷向后轴转移, 导致前轴侧偏刚度变小, 后轴侧偏刚度变大, 进而使车辆的横摆角速度增益减小。可见, 减小车辆减速度、降低车身质心高度及增大轴距是弱化减速导致车辆操纵稳定性急剧变差的有效方法。     

基于速度系数法的离心泵叶轮优化设计

离心泵在水力设计中应保证达到设计参数的要求,有较高的水力效率和良好的汽蚀性能.以离心泵水力设计的速度系数法为前提,应用机械优化设计的方法,以离心泵的效率和汽蚀性能为优化目标建立了离心泵叶轮的优化设计模型,并通过实例计算证明了该方法是切实可行的.     

磁流变阻尼器参数对座椅悬架系统减振效果的影响

应用Bingham本构力学模型, 得到了磁流变阻尼器(MRD) 的结构尺寸参数(缸体内径、活塞直径、活塞杆直径、活塞有效长度)、线圈匝数和磁流变液表观黏度与输出阻尼力的关系, 利用力学模型分析了MRD的6个参数对输出阻尼力和动态范围的影响; 建立了基于MRD的半主动座椅悬架系统模型, 以驾驶人加速度和座椅软垫动行程的均方根作为减振效果的评价指标, 采用百分比斜率均方根评价MRD参数的影响程度; 结合Bingham本构力学逆模型, 分析了MRD的6个参数对减振效果的影响及MRD磨损对减振效果的影响。分析结果表明: 活塞直径对驾驶人加速度和座椅软垫动行程的影响因子分别为4.83、5.46, 缸体内径的影响因子分别为4.45、4.75, 线圈匝数的影响因子分别为0.61、0.67, 活塞杆直径的影响因子分别为0.53、0.59, 活塞有效长度的影响因子分别为0.51与0.56, 因此, 活塞直径对减振效果的影响最大, 其次为缸体内径, 随后依次为线圈匝数、活塞杆直径与活塞有效长度, 而磁流变液表观黏度对减振效果几乎没有影响; 为了获得较好的减振效果, 应使MRD的最大输出阻尼力与动态范围足够大。     

车辆多目标自适应巡航显式模型预测控制

为了兼顾车辆自适应巡航控制(ACC)系统的跟踪控制效果和实时性, 提出了基于显式模型预测控制(EMPC)理论的车辆多目标自适应巡航控制方法; 基于车辆间运动学关系建立自适应巡航控制运动学模型, 根据预测控制理论推导预测时域内的跟踪误差预测模型, 并确定车辆安全性、跟踪性、经济性和舒适性等多性能目标函数和约束条件; 运用显式模型预测控制中的多参数规划理论, 将基于反复在线优化计算的闭环模型预测控制系统转化为与之等价的显式多面体分段仿射(PPWA)系统, 通过离线计算获得期望加速度与距离误差、速度误差、自车加速度和前车加速度等状态变量之间的最优控制律, 并设计在线查表的搜索流程, 通过定位当前状态所处分区, 并应用该分区的显式控制律实现自适应巡航控制; 进行了纵向跟踪工况仿真验证, 并与传统MPC-ACC控制方法进行对比。对比结果表明: 在前车正弦加减速工况下, EMPC-ACC控制器单步运算速度比MPC-ACC控制器平均提升了53.51%, EMPC-ACC控制下的平均距离跟踪误差为0.220 3 m, 平均速度误差为0.340 1 m·s^-1; 在前车阶跃加减速工况下, EMPC-ACC控制器单步运算速度比MPC-ACC控制器平均提升了72.96%, EMPC-ACC控制下的平均距离跟踪误差为0.331 9 m, 平均速度误差为0.399 1 m·s^-1。可见, 提出的EMPC-ACC控制算法在保证纵向跟踪性能的前提下, 有效地提高了自适应巡航控制的实时性。