基于模型预测控制的履带式无人平台轨迹跟踪控制算法研究

目前常用的纯跟踪算法、线性二次调节器(LQR)、前馈-反馈控制等轨迹跟踪算法大多只考虑车辆的运动学特性,在无人车辆高速运动时跟踪误差较大。为了解决上述问题,以双侧电驱动履带无人车辆为研究对象,建立了运动学和动力学模型。以左、右两侧转速作为控制量,考虑车辆动力学约束和状态量约束,运用二次优化理论和状态反馈控制原理,在Matlab/Simulink中搭建车辆动力学模型和控制器。从轨迹曲线中可以看到,低速时,两种控制器的轨迹误差在3m左右,算法响应速度快,控制量变化平稳。高速时,动力学模型控制精度高,跟踪误差不超过5m。     

两栖空气动力艇悬挂系统设计仿真

为了提高两栖空气动力艇在冰雪路面上的通过能力,设计了一种用于两栖空气动力艇的新型独立悬挂系统。在CATIA中建立独立悬挂系统的几何模型,通过CAD/CAE软件的数据接口技术将其导入ADAMS/VIEW环境中进行典型工况条件下的动力学仿真,根据仿真结果对独立悬挂系统进行动力学分析,确定了减震器的阻尼特性以及橡胶衬套的刚度,并验证了该系统中各个构件之间的运动关系。     

高速列车半主动悬挂减振系统

随着我国高速铁路的发展,高速列车运行的平稳性要求也随之提高.通过设计合适的悬挂系统控制车辆振动是改善其平稳性的有效手段.本文通过比较,提出半主动悬挂减振系统是现运用于我国高速列车的首选方案,并对半主动悬挂系统的原理及系统组成做了详细的阐述.     

基于模糊控制的车辆电控空气悬架系统研究

针对汽车车辆的空气悬架系统作了理论分析和计算机仿真研究,首先运用ADAMS建立了悬架的动力学模型和控制系统模型;然后运用模糊控制器对汽车空气悬架系统进行了模糊控制;对所创建的模型进行了SIMULINK仿真,取得了良好的仿真效果。     

基于ADAMS的三角履带机构动力学仿真分析

为明确三角履带机构和地面间的作用机理,以小型三角履带车为研究对象,对履带板、支重轮、地面间的受力情况进行研究,推导出履带板与地面接触的任意点位沉降量计算公式.基于贝克理论和多体动力学理论在ADAMS中建立虚拟样机,对匀速直线运动、加速直线运动和匀速爬坡运动3种工况进行动力学仿真,分析得出各工况下履带板与支重轮之间的作用力分布情况以及履带板与地面的接地压力变化规律并与理论值进行比较分析,证明虚拟样机模型的正确性和有效性,为各类三角履带产品研发、通过性能和牵引性能测试相关的实验研究以及结构优化设计提供重要基础数据.     

基于体积力法的半悬挂舵和全悬挂舵回转性对比

针对半悬挂舵和全悬挂舵回转性能差异问题,建立用于模拟螺旋桨推力的体积力模型,评估两种不同形式舵的回转性。对标模KCS船型回转运动进行计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）模拟,船后螺旋桨作用使用体积力模型替代。开展半悬挂舵回转性CFD模拟,并与试验结果对比验证。设计全悬挂舵并模拟其回转性,与半悬挂舵回转性进行比较。结果显示,半悬挂舵除战术直径与试验结果相差9.48%外,其他回转特性参数与试验结果相差均在3%以内,说明基于体积力法模拟回转性具有较高的可信度。全悬挂舵的回转特性参数均优于半悬挂舵,说明全悬挂舵的回转性能更佳。     

基于模型的模糊预测控制防抱死系统的仿真研究

针对汽车ABS(汽车防抱死系统)作了理论分析和计算机仿真研究,首先建立了车辆的动力学模型、轮胎模型、制动器模型和控制系统模型;然后运用模型控制器对汽车ABS系统进行了模糊控制;最后,结合预测控制理论,建立了汽车ABS的模糊预测控制模型,实现了对汽车ABS的优化控制,取得了良好的仿真效果。     

铁路高墩大跨度连续梁桥列车走行性分析

介绍了列车安全性、舒适性及平稳性的基本涵义及评价标准,并综合运用车辆动力学与桥梁结构动力学的研究方法,建立了车桥空间耦合模型,并用计算机模拟列车通过桥梁的情况,求得车桥动力响应,对高墩大跨度连续梁桥的列车走行安全性、舒适性及平稳性进行了计算和分析。     

路面抗滑性能与交通安全的相关性研究

根据汽车动力学原理计算车辆安全制动距离,利用泊松分布函数研究武汉市长江隧道路面的车辆间距分布及路面摩擦系数与交通事故率的相关性。研究结果表明,摩擦系数的提高首先缩短了车辆的安全制动距离,从而减小了事故高发区域和意外状态下交通事故发生率。     

沿河公路丁坝群水毁防护平面二维水流数值模拟研究

从平面二维水动力学方程组出发,根据有限元Galerkin加权余量法离散模型方程组,并利用Newton-Raphson迭代法求解,建立丁坝绕流平面二维水流数学模型。利用水槽试验数据对模型进行了验证,模型计算结果与实测值吻合良好。将模型应用到河龙高速清溪河段水毁防护工程,对丁坝群护岸进行了模拟分析,结果表明,该模型在丁坝群护岸工程的水流模拟中具有推广价值。     

淹没齿坝三维水沙动力特性数值模拟研究

本文利用FLOW-3D,通过建立三维水沙数值模型研究淹没齿坝的水沙特性。数学模型水动力特性通过物理试验实测数据进行验证,验证结果良好。通过对比分析齿形丁坝与梯形丁坝的坝头流速、湍流能分布及河床冲淤变化,说明坝头斜坡的存在具有平顺水流作用与减小冲刷的作用。     

基于改进遗传算法的车辆优化调度研究

针对物流配送过程中车辆调度问题,建立了带时间窗的物流配送车辆优化调度数学模型,采用改进后的遗传算法进行了模型求解。模拟结果表明,本文设计改进后的遗传算法在求解时间和求解效果上具有良好的性能,尤其对求解大规模的物流配送车辆调度问题,具有一定的实际应用价值。     

公路桥梁车辆荷载分布模型演变调研分析

本文运用数理统计的方法,抽检2016年12月贵州G60沪昆高速(镇胜段)提供的车辆荷载(总车重与轴重)数据,进行荷载分布曲线拟合、函数拟合、以及检验建立荷载分布模型。对比2008年08月重庆成渝高速的车辆荷载分布模型,分析荷载分布模型的发展规律,统计目前荷载模型的超载状况,考虑实测荷载与标准车辆荷载的差异。     

提高沥青混凝土路面平整度的措施和施工思考

沥青混凝土路面以其优良的平顺性广泛用于高等级公路和城市道路,以其维护快捷而用于不良地基路段,要保证路面平整度的高品质,主要决定于施工,但在设计中也要重视。本文从影响远期和竣工平整度的因素,提出设计、施工注意事项。     

附加阻尼装置的悬挂式巨型钢框架支撑体系模态分析

通过对现有高层建筑结构的体系评价,提出了新的超高层结构体系——附加阻尼装置的悬挂式巨型钢框架支撑体系.建立该体系的三维空间模型,运用有限元方法进行模态分析,并与巨型钢框架悬挂结构和巨型钢桁架悬挂结构的模态进行对比研究.计算研究表明,附加阻尼装置悬挂式巨型钢框架支撑体系具有良好的结构性态,巨型支撑与预应力拉索显著地提高抗侧刚度,同时附加阻尼器使结构密集模态成组及特征相似模态成对现象更为突出.     

反舰导弹轨迹规划算法研究与仿真

为实现对某舰载导弹的轨迹最优化设计,建立发射架动力学模型,并将其与轨迹优化模型相结合,得到导弹一体化的轨迹优化模型。采用Matlab软件对上述模型进行编程计算,得到发射架动态跟踪轨迹。计算结果表明,导弹在跟踪动态飞行攻击目标时,液压缸伸缩位移变化平顺,速度与加速度变化不大,并没有出现强烈的冲击现象,能够保证导弹外弹道的稳定性,提高其轨迹精度。     

非均布动荷载作用下沥青路面粘弹性有限元分析

不考虑超载情况,为探求非均布动荷载作用下沥青路面的动态响应及破坏规律,采用层状体系理论,建立ANSYS 3-D有限元半刚性基层路面结构模型,施加非均布动荷载,并对粘弹性路面模型各层的动态力学响应及不同车速下路表弯沉的变化进行分析。结果表明,水平应力的交变变化是使路面产生疲劳破坏的主要因素;当重载车辆车速在10~32 km/h之间时,路面的动态弯沉值显著大于静态弯沉值,对路面实际使用寿命的影响非常显著。     

大型PCTC船车辆跳板端部铰链动载荷分析

在对车辆跳板铰链进行强度校核时,传统的仅将车辆载荷简化为静力而忽略动载荷的方式已不能满足滚装船的设计需求。对此,采用多体动力学仿真软件MSC·ADAMS建立某汽车滚装船上的车辆在跳板上运行的动力学模型,以端部铰链关键节点为研究对象,得到车辆在不同情况下的动载荷谱,并将其与采用MSC·PATRAN/NASTRAN计算得到的静载荷相对比。结果表明,动载荷超过静力分析的阈值,该动载荷分析方法可为车辆跳板的设计提供参考。     

考虑系统延时的无人船路径跟踪控制

针对无人船因控制系统延时而导致的路径跟踪性能退化,提出计及系统延时的路径跟踪控制策略,并设计了基于模型预测控制算法的双层路径跟踪控制器。基于线性模型预测控制算法,设计了USV运动学控制器,以此减小无人船路径跟踪偏差并得到期望速度。将系统延时处理为一阶系统,并将其和无人船的动力学模型耦合。基于非线性模型预测控制,设计了USV动力学控制器,用于响应无人船的期望速度。数值仿真结果表明,在存在系统延时的仿真环境中,论文提出的针对控制系统延时的处理策略可减小无人船的路径跟踪偏差和改善控制形态输入的平顺性。     

基于海底电缆抢修的可重构式履带机设计与分析

针对海底电缆抢修任务，提出一种可在软质土壤环境下进行海底电缆抢修的海洋智能作业装备——可重构式履带机。履带机底盘系统的机构变形可实时改变接地面积，增加作业力，满足履带机在不同土壤环境下的作业需求。使用SolidWorks软件对履带机整车进行建模，使用ADAMS软件对所建的履带机模型建立虚拟样机。对履带机进行运动学仿真，确定其接地面积的变形范围及牵引力的变化范围，确定其在驱动过程中摆臂杆和伸缩杆的角速度变化情况。可重构式履带机可实现在不同土壤环境下的相同作业力需求和在相同土壤环境下的不同作业力需求，具有实际的工程意义。