机车车体钢结构减重优化设计方法研究

从设计与仿真计算层面,对机车车体钢结构优化减重设计问题进行分析。通过对ANSYS的APDL语言编程控制与二次开发,在满足强度和刚度条件的前提下,以车体各主要部件的钢板厚度为设计变量,以车体结构的重量为目标,实现减重优化程序模块化和主要板厚参数自动优化功能,有效地解决了传统减重设计的诸多问题。该方法在多项机车设计上得到运用和验证,减重幅度和效率提升方面均取得了很好的效果,对所有机车车体结构减重具有普遍的参考意义。     

ARCNET组成的通信系统实例(二)

2.3 车载LAN 汽车内通信的必要性汽车内部搭载了许多集成度很高的装置,如果这些装置的控制通过各个专用线来完成的话,就需要大量固定线路的设备,这势必增加车体的重量,造成耗油量增加、车内空间减少、制造工艺复杂化等问题。     

基于车体横移振动的高速列车虚拟复合阻尼天棚控制算法研究

高速列车车体横向随机振动由车体的横移振动、侧滚振动和摇头振动三自由度合成,是影响车体横向运行平稳性的关键;为了改善列车横向运行平稳性,提高半主动控制性能;通过建立某型高速列车动力学模型,对车体横向振动特性进行分析,得出横移振动的加剧是造成车体合成横向振动和横向平稳性恶化的主要原因;通过分析在传统天棚阻尼控制算法下分别以车体合成横向振动为反馈和以横移振动为反馈对车体横向振动的控制效果,得出采用以车体横移振动为反馈的传统天棚阻尼控制算法对车体横向振动的抑制效果更佳;在此基础上,提出一种以车体横移振动为反馈的虚拟复合阻尼天棚控制算法,并进行联合仿真分析;结果表明:相比于被动控制,采用虚拟复合阻尼天棚控制算法后,车体合成横向振动加速度峰值、均方根值和平稳性改善率分别达到了46%、43%和19.5%,均高于采用传统天棚阻尼控制算法;可见,采用虚拟复合阻尼天棚控制算法在抑制车体合成横向振动,改善车体横向平稳性方面控制性能更佳。     

基于Abaqus的高速列车车体传热系数仿真优化计算

以静止状态下某高速列车车体为研究对象,将其复杂的内外热交换系统简化为车体壁和冷桥两部分,运用Abaqus仿真计算得到整车传热系数;与相似设计的动车组车体实验结果对比可知仿真结果合理可靠.编写Python脚本实现在Abaqus后处理中显示车体壁传热系数K值云图的功能,以便于指导车体结构的优化设计;根据车体的原始设计并将选材成本考虑在内,提出的三种车体结构优化方案,使得整车传热系数降低10%.     

基于Arduino的小型ROV的设计与实现

该文设计了一款可实现上浮下潜、转弯等功能小型的ROV.该系统是基于Arduino Mega 2560为核心控制器,控制六个推进器实现ROV的基本运动,并搭载水下LED和水下摄像头作为视频传输模块,以数字压力传感器作为水深探测,以及搭载温度传感器进行温度的测试,所有信号通过有线脐带缆与上位机通信.该小型ROV可实现基本运...     

基于STM32的智能平衡车自动刹车设计

介绍一种以STM32为控制核心的两轮智能平衡车自动刹车设计。利用超声波传感器对前方障碍物的距离进行测量,利用陀螺加速度计监测角速度和车体倾角并对平衡车的姿态进行监测。经过对车体倾角进行卡尔曼滤波,当距离和速度达到触发条件,步进电机利用滤波后的数据调节车速,使车体保持动态平衡。实际测试结果表明,该装置很好地实现了自动刹车和自动调整平衡的功能,具有较强的适应性和稳定性。     

无线充电小车的设计

本设计以超级电容作为储能核心,利用电磁耦合原理,通过初、次级线圈的感应来实现电能的传输对小车进行充电,解决了充电时受电源线困扰的烦恼。本设计由单片机控制继电器进行一分钟准确的无线电能传输,接收装置接收到能量信号后,经整流滤波后为超级电容进行充电,当时间到达设定时间后,停止对超级电容的充电,自启动电路生效,利用超级电容的储能特性为电机供电,小车自行启动。小车车体采用四轮玩具小车进行改造,车体轻盈,以两个普通的直流电机作为驱动车体前进的动力,增强了小车的爬坡力度。经测试,设计实现了无线充电一分钟后小车自行启动,完成直线前行或爬坡功能,可以直线前行20米或在倾斜角度为50度的斜坡上行驶1米。     

基于模糊算法的AGV纠偏控制

基于AGV的运动学分析,针对AGV在高速运行时控制效果变差这一问题,本文提出一种AGV路径纠偏的分级控制策略,针对不同运行速度对AGV进行分类分析,基于变论域模糊控制算法以车体位置和角度偏差为输入量,车体转向角度为输出量设计第一个模糊控制器。以车体运动中心的运行速度为输入量,第一个模糊控制器输出论域的伸缩因子为输出量设计第二个模糊控制器实现分级控制策略。结合两个模糊控制器设计基于速度分级的AGV纠偏控制器并进行仿真分析。仿真结果表明,基于速度分级的AGV纠偏控制器能够对不同速度下的AGV实现平稳、快速纠偏。     

磁导航智能车路径信息采集系统的设计与实现

针对飞思卡尔杯全国大学生智能汽车竞赛中的磁导航智能车,研制了路径信息采集系统。硬件上提出了利用仪表用差动放大电路对信号进行放大处理的方法,同时采用加速度传感器对车体姿态进行检测;软件上通过对传感器输出量的归一化处理并结合曲线拟合,提出了基于最小二乘法的有限数据量曲线拟合算法。该算法兼顾了处理器运算能力与系统控制的实时性,以实现对车体位置的快速准确判断。测试结果表明该方案是有效的。     

激光聚变实验中诊断设备反馈控制瞄准技术

在激光惯性约束聚变实验中,为实现诊断设备高精度自动瞄准,提出了一种采用靶图像自动识别,诊断设备离线标定,诊断搭载平台反馈控制的自动瞄准技术。首先,为计算像素偏差,自动确定出目标靶点的中心坐标;其次,对诊断设备瞄准系统进行离线标定,通过函数拟合建立起真实靶点的空间位置偏差与图像像素偏差间的关系;最后,根据通用诊断搭载平台的运动控制理论,由计算出的空间位置偏差对诊断搭载平台进行反馈控制从而实现高精度自动瞄准。在离线情况下通过微米级平移台控制靶点运动模拟靶点与诊断设备的相对运动,通过5次反馈控制测得瞄准精度。将诊断设备搭载在通用诊断搭载平台上进行在线验证,对于一般瞄准精度要求不高的诊断设备,经过两次反馈控制得到的瞄准效果即可满足实验需求,对于瞄准精度要求较高的诊断设备,经过五次反馈控制则可达到优于50μm的瞄准精度。瞄准效率得到了很大改善。     

高铁车体表面三维重建及瑕疵点检测

针对高铁车体表面高精度三维重建问题,提出了一种基于线结构光扫描的车体表面三维重建及瑕疵点检测方法。通过安装在阵列式仿形相机支架上的多台线结构光传感器对车体表面进行三维数据采集;运用点云数据拼接技术与数据去重原理对多相机采集数据进行处理。同时设计了基于固定激光与光尺基准的误差补偿方法,以提高三维重建精度。提取指定尺寸范围的瑕疵点并输出点云数据;进行三维重建及瑕疵点检测过程节拍分析。实验结果表明:该方法在车体深度方向上能达到较高精度,检测所需时间较短,符合高铁车体表面瑕疵点检测的要求。     

基于STM32微处理器的GPRS数据传输技术的研究

为了实现用微处理器进行GPRS数据传输的应用,可以采用微处理器搭载GPRS模块并进行配置的解决方案。介绍了用STM32微处理器搭载SIM900A的GPRS模块实现数据传输,并简要描述STM32底层配置以及数据传输的实现方法。     

基于CAN总线的高性能倒车雷达设计

介绍了超声波测距原理，设计了基于飞利浦（PHLIPS）P87C598单片机技术和倒车雷达主控芯片GM3101的高性能倒车雷达，提出了通过CAN总线实现倒车雷达与车体主控制器之间数据传递的方案。通过与车体其他仪表之间的数据共享。结合插值计算，提高了倒车雷达系统的检测精度；单片机通过CAN总线向主控制器发送检测数据，主控制器经过判断可主动启动并完成车体的制动动作。     

复合材料磁悬浮列车车体结构数值模拟(Ⅰ)——适应车体设计的参数化有限元模型

为适应高性能复合材料磁悬浮列车车体结构设计和轻量化要求,对由高性能碳纤维材料、铝合金和高性能玻璃材料组合而成的复合材料磁悬浮列车进行参数化设计,使用Siemens NX建立参数化磁悬浮列车几何模型和有限元模型,实现车体结构和连接结构的精确数值模拟,为基于数值模拟技术的磁悬浮列车车体设计打好基础。     

基于DSP技术的排险机器人车体控制系统

针对轮式机器人运动能力的局限性,对远程可视可控的履带式机器人车体进行研究;该系统采用DSP为控制核心,铝合金配合伺服电机构成机器臂,车体采用直流电机配合履带的移动方式,VC通过zigbee向机器人发送指令,驱动机器臂和车体完成指定动作;重点研究数据通信,设计了人机交互界面,实现基于PID控制算法的PWM闭环调速控制;实验效果表明,该车体控制系统具有优良的动态响应特性和较好的精度,可实现连续精确调速,稳定性强。     

空调管道清扫机器人控制系统的研究

目前,中央空调管道清扫已经越来越引起人们的重视,对空调管道进行定期清扫,可有效改善室内空气质量,并能够实现节能的目的;首先介绍了空调通风管道清扫机器人总体系统设计,然后对机械车体和监控系统进行设计,提出了多组态控制工作模式;机器人车体控制系统以单片机C8051F020控制核心,对管道清扫机器人行走和转弯策略进行了设计与测试,采用模糊PID控制调节电机转速,结合感知传感器信息对电机协调控制,有效地实现了机器人直线行走和稳定转向。     

基于虚拟现实的装甲车辆运动仿真研究

装甲车行驶中车体姿态的仿真是模拟驾驶训练系统的关键技术.为实现不同地形下基于虚拟现实的装甲车辆驾驶模拟,本文提出了基于虚拟现实的装甲车辆运动仿真方法.首先,构建装甲车辆的结构、外形和真实的地形,采用第一和第三视角同步显示驾驶场景;其次,建立车辆行驶的动力学模型,求解车身在不同地形下的车身姿态数据;最后,通过Unity3D引擎实现整个场景和车体姿态的动态渲染.通过实验证明,该方法能够准确的模拟各种地形条件下的车体姿态,真实的仿真车辆的运行状态.     

基于遗传算法的多车体机器人路径规划方法

带拖车的移动机器人系统是一种复杂的多车体系统,在不同的转弯角度下所需的路径宽度也不同,其路径规划是个难题;在给出带拖车轮式移动机器人稳态和暂态过程运动学方程的基础上,推导得出了多车体移动机器人在最大转弯情况下所需的最大路径宽度,并将之定义为等效尺寸;应用遗传算法,提出了基于等效尺寸的多车体移动机器人的路径规划方法;首先通过等效尺寸的多步障碍扩张,对障碍物的临近区域和狭窄通道进行可行性约束的分析;然后应用遗传算法进行全局的路径规划,将路径的长度和宽度综合在适应度函数之中;在一定程度上,多车体移动机器人的路径规划问题得到解决;文章通过建立三维网格化地图,对障碍物的临近区域和狭窄的瓶颈通道区域进行了可行性约束的描述,遗传算法在较复杂的环境中实现了良好的避障,并得到了相对较短的有效路径。     

基于ZigBee与Android的边境安防系统研究

结合ZigBee技术,设计了一种低成本、易安装的边境安防系统;在以cc2530为核心的ZigBee节点上搭载震动传感器与CMOS传感器提供报警与图像采集功能,通过ZigBee网络、搭载Android系统的ARM控制板将图片信息通过3G网络上传至服务器,由PC端的客户端软件监听、查看图片信息,完成对指定区域的远程监控;介绍了系统各部分的硬件设计与软件实现,最后给出了整套系统的测试效果;实验结果表明,搭载CMOS传感器的ZigBee安防系统能满足边境环境下的安防系统要求。     

高速列车多目标约束横向半主动控制算法研究

传统的高速列车横向半主动控制研究,主要以提高车体横向运行平稳性为目的;但车体与各部件之间通过二系悬挂与一系悬挂连接传递相互耦合振动作用,因此半主动控制在改善车体横向平稳性的同时,将导致构架横向振动和轮轨横向作用加剧,从而使得列车脱轨系数增大,列车运行安全性能变差;针对这一问题,提出在虚拟惯性阻尼半主动控制和脱轨安全半主动控制的基础上,设计两个控制回路的多目标约束下的混合半主动控制算法,在实现列车横向半主动控制提高平稳性的同时,控制脱轨系数的恶化,从而同时提高列车平稳性和脱轨安全性能;并利用Simpack建立了某型高速列车多刚体动力学模型,联合Matlab/Simulink建立了联合仿真分析系统对车体横向半主动控制进行研究;结果表明:采用多目标约束半主动控制算法后,车体横向振动加速度峰值和均方根值分别降低了36%和34%,平稳性改善了15%,脱轨系数减小了17%;可见采用多目标约束半主动控制算法不仅能够有效抑制车体横向振动,改善列车运行平稳性,而且还能减小列车脱轨系数,提高列车运行安全性。