汽车－行人碰撞事故再现自动优化方法

为了提高事故鉴定的效率和客观性,提出基于数值仿真的汽车－行人碰撞事故再现的自动优化方法。该方法基于汽 车－整体行人假人碰撞的多刚体动力学仿真,通过将仿真值与实测值进行比较,自动调整仿真输入,得到最优的碰撞初始条件,从而再现整个事故的全过程。针对不同类型事故的优化问题,分析相应的优化模型,提出以汽车碰撞速度或制动延迟时间为优化变量,以人体损伤为约束条件,利用行人和汽车的停止位置信息构成目标函数。由于采用序列线性规划法为优化算法,同时兼顾了基于人车停止位置和人体损伤的事故再现方法,所以能较好地适应人车碰撞事故再现的非线性特点。利用商业化优化工具,应用上述方法对一起真实案例进行再现分析。并且,通过比对人体损伤的法医鉴定结果,以及目标函数响应面分析,验证该方法的可行性。     

基于有限元法和神经网络技术的汽车碰撞事故再现

为充分利用事故变形信息,提出采用有限元法和神经网络技术进行事故再现的方法.在该方法中,首先采用数字测量技术得到事故车辆变形关键点的测量值,采用有限元仿真技术得到此关键点的计算值.将事故发生前的车辆运动参数作为神经网络的输入数据,关键点变形量测量值与仿真计算值的偏差作为神经网络的输出数据,将汽车碰撞仿真结果作为网络训练样本,对训练完成的神经网络进行优化求解得到事故发生瞬间的车辆运动参数.应用此方法对一起车-障碍物碰撞事故案例进行再现分析,建立整车、障碍物及地面有限元模型,选取前纵梁及挡泥板上的11个定位孔与螺栓孔作为变形量测量的关键点,再现分析结果验证了该方法的有效性,为事故责任鉴定提供了科学依据.     

采用改进差分进化算法的四杆机构轨迹优化

为了降低轨迹生成四杆机构所产生的横向和纵向误差,提高四杆机构的运动精度。采用了改进差分进化误差函数法对平面四杆机构轨迹进行优化,实现横向和纵向误差值最小化。建立平面四杆机构直角坐标系,分析连杆运动的相关设计参数,构造优化目标函数,采用改进差分进化误差函数对四杆机构多目标变量进行优化。结合具体实例,采用MATLAB软件对优化的四杆机构参数进行仿真,并且与欧几里得距离误差函数方法进行对比。仿真结果显示:欧几里得距离误差函数方法所产生的横向和纵向误差最大值分别为1.6×10~(-3)m和2.4×10~(-3)m,而采用改进差分进化误差函数法所产生的横向和纵向误差最大值分别为1.0×10~(-3)m和1.4×10~(-3)m,横向和纵向误差分别减少了37.5%和41.7%。采用改进差分进化误差函数法优化平面四杆机构,可以提高四杆机构运动精度。     

声学CT温度场重建系统的收发器位置优化与实现

为了使声学CT温度场重建系统对被测区域内可能出现的各种温度分布具有更好的重建能力,提出一种收发器位置优化新方法:以均匀温度场模型的重建误差最小为目标函数,用粒子群优化算法优化收发器位置坐标。单峰偏置等5种典型温度场模型的仿真重建结果表明:与传统的均匀布置相比,文中方法确定的优化布局可明显降低重建误差。文中对用电热器形成的单峰偏置温度场进行了重建实验,实验结果进一步验证了所提方法的有效性和实用性。由于被测区域的温度分布通常会呈现出多种多样的分布特征,因此所提方法具有实用价值。     

多楔带附件驱动系统中张紧器布置的优化设计

张紧器布置参数(包括张紧器安装位置和安装角)影响多楔带附件驱动(Serpentine Belt Accessory Drive,简称SBAD)系统动力性能。为控制SBAD系统振动,以张紧器布置参数为设计变量,以张紧器有效系数最大、带段横向振动幅值最小为目标建立多目标和单一目标两种优化模型。对一带轮SBAD系统进行优化,通过对比两种优化方案的优化结果和计算过程,指出引入权重系数的单一目标优化法的有效性。     

末端执行器优化控制下的飞机制孔方法

针对末端执行器自身刚度有限,制孔过程中稳定性较差,存在位置误差、角度误差和孔径误差的问题,设计基于末端执行器优化控制的飞机制孔方法。利用ABAQUS软件仿真飞机制孔过程,判断末端执行器的响应状态,分析飞机制孔技术中的蒙皮侧压紧方式,通过罗德里格矩阵获取确认偏差较大的孔位,计算末端执行器与基准孔位之间的空间转换关系,建立制孔参数优化目标函数,逐一求解飞机制孔末端执行器的控制参数,完成飞机制孔精度优化。实验结果表明：在末端执行器优化控制下可有效降低制孔位置误差、角度误差和孔径误差,保证末端执行器控制过程的稳定性和精度。本文方法实际应用后,获得了较好的检验结果,满足使用标准。     

基于正交试验的矿用自卸车转向机构优化设计

针对转向机构传统设计方法存在的问题和不足,基于正交试验方法进行了多目标参数优化。综合考虑汽车直线行驶的侧滑量、转向过程的车轮转角误差和车轮跳动过程的车轮摆角,利用ADAMS建立220t矿用自卸车动力学仿真模型,并进行仿真计算。构造基于多目标优化理论的综合目标函数,利用正交试验分析前轮定位参数和转向机构空间位置对矿用自卸车转向机构性能的影响。优化后,转向机构的综合性能得到明显提高,研究结果为矿用自卸车转向机构的优化设计提供了理论基础。     

基于模型仿真技术的PID参数整定优化

工业PID控制需要参数自动化整定,利用优化算法可实现PID参数全局寻优。为了简化目标函数编程,提出借助simulink模型仿真,获得误差积分数据,根据控制需要设计权重,建立目标函数准则,利用粒子群优化算法,实现PID参数离线优化。优化过程及结果表明,该技术方法简单易行,适应性强,是一种有效的计算机辅助离线PID参数整定方法。     

采用混合算法优化的并联机械臂能量消耗与误差仿真研究

针对并联机械臂存在能量消耗严重、运动轨迹跟踪精度较低等问题,采用了混合算法优化并联机械臂运动机构,并对优化结果进行仿真验证.建立并联机械臂运动机构简图模型,推导齐次变换矩阵运动方程式,给出并联机械臂8种运动模式.确定并联机械臂运动的设计变量,构造能量消耗优化目标函数,在约束条件下,采用混合算法优化目标函数.用PID控制方法,在运动模式1状态下,通过Matlab软件将优化结果进行仿真验证.同时,与优化前的仿真结果进行对比和分析.仿真结果表明,优化后主动连杆消耗的能量较少,被动连杆运动轨迹跟踪所产生的误差较小.并联机械臂采用混合算法优化后,能够减少并联机械臂运动机构能量消耗,提高运动轨迹的追踪精度.     

ERT传感器结构研究与优化设计

对ERT传感器主要参数——电极数目、电极宽度、电极高度和数据采集模式对系统性能的影响进行了仿真研究和分析，指出单独改变某一参数会使系统性能有所改善，但不能得到全局最优结果，因此需要对ERT传感器的多参数进行综合优化设计。将重建图像误差综合为重建图像质量作为优化传感器的目标函数，采用计算机有限元仿真与正交试验相结合的优化设计方法。研究表明该方法可有效地改善重建图像的总体质量，通过对传感器结构的优化，重建图像的总体质量可提高5％。     

基于两轮自平衡机器人组合定位方法的研究

对两轮自平衡机器人的运动控制过程中相对定位的问题进行了研究.根据两轮自平衡车的特点,对诸如车轮打滑、碰撞、越障及转向等运动情况下的位置传感器和姿态传感器的信号进行了分析,提出了将光电码盘、MEMS陀螺仪与MEMS加速度计数据融合的方法,对机器人的位姿进行检测估计,从而解决了采用传统的单一位置传感器对机器人测程不准确的问题.同时也降低了陀螺仪、加速度计固有漂移的不利影响,提高了两轮自平衡机器人的定位精度.通过对两轮机器人分别进行直线运动实验、越障实验和异常碰撞试验,验证了两轮自平衡机器人组合定位方法的合理性和有效性.     

基于逐步回归模型的汽车碰撞安全性多目标优化

汽车结构的耐撞性及碰撞吸能优化是现代汽车工业的重要研究内容。面对传统优化方法难以找到汽车结构耐撞性问题多目标参数最优解的难题,在汽车结构碰撞安全性问题的研究中,结合试验设计、响应表面模型和有限元仿真程序提出一种基于逐步回归模型的多目标优化设计方法。利用该方法对以汽车前端结构的加强件作为设计变量,以整车质量、脚踏板在碰撞过程中的侵入量和整车碰撞加速度积分值作为目标函数的汽车100%正面碰撞以及40%正面偏置碰撞的多目标优化问题进行仿真优化研究,结果表明该方法对于汽车结构碰撞安全性的优化具有明显的效果。     

车齿工艺切削温度预测与工艺参数优化

车齿工艺具有加工效率高、适用齿轮类型广等优点,近年来受到越来越多的关注。车齿加工切削温度预测与工艺参数优化对提高刀具寿命、改善加工质量、降低残余应力等具有重要意义。首先,根据车齿工艺运动学原理,构建了车齿刀具和齿轮工件的实体模型,基于Deform有限元仿真获得单刀齿切削过程的前刀面温度云图;其次,针对切削速度、进给量和刀具与工件轴交角等工艺参数对前刀面最高温度的影响,采用响应曲面法建立了多元参数作用下的切削温度预测模型;最后,提出了以切削温度约束下加工效率最高为目标的工艺参数优化方法,并结合3组工艺参数优化实例,对比了最优参数下切削温度的预测值和仿真结果之间的误差,验证了所提出预测优化模型的有效性。结果表明,单参数下,轴交角对切削温度影响最大;多元参数下,切削速度-轴交角对切削温度影响最大;并且,优化后的预测值与仿真结果误差在合理范围内。研究结果为提高车齿工艺加工质量与刀具寿命等提供了方法支撑。     

基于遗传算法的交叉耦合控制器优化设计

为提高多轴联动实验平台的执行轨迹轮廓误差精度,提出一种基于遗传算法的交叉耦合控制器优化设计方法。首先建立单轴跟踪误差与轨迹轮廓误差的数学模型,并确定优化目标函数;其次,采用有限冲击响应的交叉耦合控制器结构,并确定优化变量和约束条件;最后通过遗传算法对优化问题进行求解,确定最优交叉耦合控制器参数。通过仿真分析研究此方法的可行性和有效性,仿真结果表明所提方法能够在不占用数控系统插补周期的基础上,有效提高单轴跟踪误差和执行轨迹的轮廓误差,为提高数控加工零件表面质量提出有效解决方案。     

基于接触特征的车—人碰撞事故模型构建与分析

接触损伤和接触变形是交通事故遗留的重要信息,车—人碰撞事故数值再现通常采用标准体形的假人模型和基于椭球体简化的刚体汽车模型,导致车、人接触位置数值仿真结果与真实事故场景存在较大差异,同时,当车速较高时汽车与行人接触部位容易产生过度穿透等问题。以缩放技术为基础,提出基于事故中受害人6大部位体形特征的假人数值模型定制方法。通过材料等效刚度曲线对车身接触部位进行定义,模拟车、人真实接触状态。通过行人与车身等效接触模型的建立,可以提高仿真计算精度,实现计算精度和计算效率的平衡。将上述方法在一起典型的车—人碰撞事故案例中进行应用,仿真结果表明,所得到的事故再现结果精度高、可靠性好,能够满足车辆变形状态下车—人碰撞交通事故过程再现的要求,为交通事故数值再现中的接触问题研究提供了新的思路。     

采用改进蝙蝠算法优化的并联机器人液压驱动误差控制研究

为了提高并联机器人运动平台轨迹跟踪精度,采用了改进蝙蝠算法优化并联机器人液压驱动控制机构,并对轨迹跟踪误差进行仿真.创建并联机器人液压驱动机构简图模型,给出液压驱动运动平台控制方程式,引用非线性级联控制并联机器人运动平台输出轨迹.设计并联机器人运动平台的参数变量,构造误差输出目标函数并且进行约束.采用差分进化算法融合蝙蝠算法优化目标函数,将优化后的参数输入到Matlab软件中进行误差仿真验证.同时,与蝙蝠算法优化级联控制仿真结果进行对比.仿真结果证明:采用蝙蝠算法优化级联控制,运动平台在x轴、y轴及z轴输出的最大误差分别为1.3×10~(-2),1.8×10~(-2),2.6×10~(-2) m;采用改进蝙蝠算法优化级联控制,运动平台在x轴、y轴及z轴输出的最大误差分别为1.5×10~(-4),1.9×10~(-4),2.5×10~(-4) m.采用改进蝙蝠算法优化并联机器人级联控制,能够提高运动平台定位精度.     

运用响应面法的高空作业车臂架变幅三铰点位置优化

针对现有高空作业车臂架变幅三铰点位置优化中缺乏动力分析和对作业人员舒适度考虑的问题,以平台起升速度最小、起升加速度最小、起升高度最大,主臂油缸行程最短,起升动态过程中各节折臂与变幅油缸铰点应力最小为目标,各节臂变幅三铰点位置为变量,运用拉丁超立方抽样试验法和Kriging插值法建立响应面模型,基于遗传算法进行多目标优化。结果表明,此方法能得到较好的优化效果且与实际仿真结果误差较小,同时弥补了现有研究缺乏动力分析和对工作人员舒适度考虑的不足。     

基于接触摩擦非线性特征的车-人交通事故数值再现分析

车-人接触碰撞事故作为一种典型的交通事故类型,包含车、人、地三个系统,涉及变量众多,再现过程复杂。其中,人-地接触摩擦因数作为典型的输入参数,对事故再现结果有着重要影响。传统的交通事故数值再现计算中,摩擦因数一般作为定值输入,其仿真结果与实际物理过程存在较大偏差。通过纤维-粗糙路面接触的简化物理模型探讨车-人交通事故中人-地接触摩擦的非线性关系,提出针对车-人碰撞交通事故的人-地摩擦因数与法向力函数关系的构造方法,并通过典型车-人碰撞事故案例对其进行了验证。案例分析表明,基于上述方法构造的摩擦因数数学模型可减小仿真结果与实际物理过程的偏差,从而为交通事故鉴定提供更为准确有力的技术依据。将接触摩擦力学应用于交通事故再现数值计算的思想为后续相关研究提供了参考。     

球面四杆函数生成机构优化设计

为了提升连杆机构设计质量和机构运动性能,对球面四杆函数生成机构展开运动学分析,在考虑不确定因素影响下运用一次二阶矩法建立球面四杆函数生成机构运动精度可靠性模型,同时建立了以连杆机构函数输出运动误差的最大值、函数输出运动精度失效概率和函数输出误差均值与标准差平均值之和为目标函数的3种优化模型,并通过实例数值仿真对3种优化模型进行对比分析.     

橡胶履带轮驱动齿应力建模分析及仿真验证

橡胶履带轮一般依靠橡胶履带的驱动齿和驱动轮的驱动销啮合传递动力,当驱动齿受到过大载荷或载荷冲击时容易受到破坏,因此,针对驱动齿应力分布进行了数学建模和计算分析。首先,根据橡胶履带轮结构参数和传动原理建立驱动齿齿形方程,应用改进Powell算法确定映射参数,结果表明,采用该方法得到的映射齿形映射精度为0. 12%,有效提高了映射精度;然后,基于复变函数法建立了驱动齿应力变形计算数学模型,分析了不同啮合位置下驱动齿应力分布规律;最后,以计算工况为边界条件,利用Abaqus对分析结果进行仿真验证,结果证明,仿真结果与计算数据最大误差约11. 76%,该数学模型能够较好地应用于驱动齿应力分析。该计算仿真结果可为驱动齿的结构内部优化和局部胶料改进提供理论依据。