基于剪切式磁流变减振器的车辆侧倾与平顺性协调控制

车辆转向时,由于普通磁流变减振器在低速下无法提供较大的阻尼力,难以有效对车辆进行侧倾控制,针对此问题,设计了一种具有低速大阻尼特性的剪切式磁流变减振器,以提升车辆的抗侧倾性能。对剪切式磁流变减振器的结构和磁场进行设计,并建立剪切式磁流变减振器阻尼力模型;通过Simulink仿真得到该减振器的输出特性曲线,并建立磁流变减振器多项式数学模型;建立车辆六自由度转向-侧倾动力学模型,基于限幅最优控制设计车辆侧倾和平顺性协调控制器,并运用MATLAB软件对磁流变半主动悬架限幅最优控制双移线工况进行动力学仿真。仿真结果表明:当车辆转弯时,相较于常规模式,抗侧倾模式下车身侧倾角和横向载荷转移率显著减小,同时车身加速度、轮胎动载荷及悬架动挠度等参数有一定的改善。研究表明剪切式磁流变减振器能够有效抑制车辆转弯时的车身侧倾,改善车身姿态,同时使车辆保持良好的平顺性,提升了车辆的弯道通行能力,防止车辆侧翻事故发生。研究结果可为磁流变半主动悬架在车辆侧倾控制中的应用提供理论支持。     

考虑作动器动力学的半车主动互联悬架抗侧倾控制研究

为提高车辆的侧倾稳定性及抗侧翻能力,开展了考虑液压作动器动力学特性的主动互联悬架控制研究。首先建立了主动液压互联悬架动力学模型及液体连续方程,然后以车身侧倾角为控制目标,采用backstepping非线性控制方法完成了抗侧倾控制器设计及其稳定性分析,通过构造控制目标跟踪函数使控制系统平稳过渡并追踪期望的侧倾角度。角阶跃转向工况抗侧倾模拟分析表明:所设计的控制系统能使车身侧倾角跟踪期望的角度值,有效控制车身侧倾姿态,降低载荷转移率,提高抗侧倾性能及侧翻极限;同时,主动互联抗侧倾控制还能有效改善悬架动挠度及车轮动载,综合提升车辆性能。     

基于能量法的车辆侧翻稳定性动力学研究

利用能量方法研究车辆的侧翻性能,提出了一种新的车辆侧翻稳定性综合评价方法。建立了复杂非线性十自由度车辆动力学模型,并通过试验验证了模型的正确性。定义了车辆侧翻能量稳定指标:通过计算车辆实时能量储备与车辆侧翻的能量阈值比值得到侧翻能量储备系数,整合车速和转向输入得到车速-转向干扰系数,最终建立一个包含车速、侧倾角速度、侧倾角和轮胎转角等因素的车辆侧翻稳定性综合评价指标。最后在十自由度车辆动力学模型的基础上进行多工况仿真实验,通过与现有评价指标的对比分析,验证了该评价指标的正确性和适用性。     

基于T-S模型的载货车辆动态参数滑模控制

为改善载货车辆极限状态的操纵稳定性和侧翻稳定性,在非线性工作域内进行主动横摆和侧倾力矩的改进型滑模控制,实现载货车辆横摆-侧倾运动的联合控制。利用扇形域建立非线性悬架和轮胎的T-S模型,结合模糊观测器获取悬架和轮胎动态模型参数。基于T-S方法的横摆-侧倾联合控制模型,考虑横向载荷偏移对期望横摆角速度的影响,建立横摆状态和侧倾状态滑模面,设计了改进型滑模方法的动态滑模参数,并对控制系统进行Lyapunov稳定性分析。在Trucksim中采用Sine with Dwell转向输入进行验证,结果表明:结合模糊观测器的T-S方法能够准确模拟模型参数的非线性变化,动态滑模参数具有不同路面摩擦状态的自适应性,结合T-S模型的动态参数滑模方法能显著提高载货车辆极限状态下的稳定性,控制性能优于传统滑模方法。     

受饱和约束的车辆转向非线性鲁棒模糊分布控制

针对极限状态下车辆转向非线性和执行器饱和问题,研究主动前轮转向(active front steering, AFS)和直接横摆力矩控制(direct yaw-moment control, DYC)对横摆-侧倾稳定的集成控制。采用Takagi-Sugeon(T-S)方法建立车辆3自由度横摆侧倾模型,结合模糊观测器实时获取模型动态参数。为准确反映车辆转向稳态过程,在T-S框架下建立改进横摆理想参考模型。考虑到极限转向对前轮侧偏特性的影响,构建T-S框架下主动前轮输入的动态饱和阈值。引入松弛因子提高AFS和DYC的执行器利用率,将反馈输入的饱和影响作为有界扰动进行控制。基于分布补偿结构设计状态反馈模糊分布控制器(parallel distributed compensation-TS,PDC-TS),采用范数有界的侧翻稳定阈作为侧倾性能约束,将车辆横摆-侧倾稳定性的H;性能转换为线性矩阵不等式(linear matrix inequalities, LMIs)凸优化问题。最后联合Trucksim-MATLAB/Labview软件进行控制仿真和硬件在环验证,结果表明,PDC-TS方法对强非线性转向过程的控制更加准确,执行器能力利用更充分,并在输入饱和约束下保持控制稳定性。     

受饱和约束的车辆转向非线性鲁棒模糊分布控制

针对极限状态下车辆转向非线性和执行器饱和问题,研究主动前轮转向(active front steering, AFS)和直接横摆力矩控制(direct yaw-moment control, DYC)对横摆-侧倾稳定的集成控制。采用Takagi-Sugeon(T-S)方法建立车辆3自由度横摆侧倾模型,结合模糊观测器实时获取模型动态参数。为准确反映车辆转向稳态过程,在T-S框架下建立改进横摆理想参考模型。考虑到极限转向对前轮侧偏特性的影响,构建T-S框架下主动前轮输入的动态饱和阈值。引入松弛因子提高AFS和DYC的执行器利用率,将反馈输入的饱和影响作为有界扰动进行控制。基于分布补偿结构设计状态反馈模糊分布控制器(parallel distributed compensation-TS,PDC-TS),采用范数有界的侧翻稳定阈作为侧倾性能约束,将车辆横摆-侧倾稳定性的H;性能转换为线性矩阵不等式(linear matrix inequalities, LMIs)凸优化问题。最后联合Trucksim-MATLAB/Labview软件进行控制仿真和硬件在环验证,结果表明,PDC-TS方法对强非线性转向过程的控制更加准确,执行器能力利用更充分,并在输入饱和约束下保持控制稳定性。     

考虑路面不平输入的车辆侧倾状态估计及主动控制

为了低成本且高精度地估计车辆侧倾状态,研究考虑路面不平输入的车辆侧倾状态估计及主动防侧倾控制方法。建立三自由度侧向动力学模型,利用Kalman滤波算法设计基于侧向动力学的车辆侧倾状态估计算法。为了估计由路面不平引起的侧倾状态,建立七自由度垂向动力学模型,利用可测的车身垂向加速度信号设计基于垂向动力学的车辆侧倾状态估计算法。在此基础上,利用滑模变结构控制方法来决策车辆所期望的附加防侧倾力矩,通过阻尼可调减振器的阻尼力实现车辆主动防侧倾控制。仿真结果表明,基于侧向动力学的侧倾状态估计算法只对转向输入引起的侧倾具有较好地估计效果,而基于垂向动力学的估计算法能够有效地估计由转向输入和路面不平输入引起的侧倾状态,并且利用阻尼可调减振器能够有效地实现车辆侧倾状态的主动控制。     

自适应半主动悬架系统机械硬件在环试验研究

车辆处于加速、制动或转向工况时,运动惯性会导致车身发生俯仰、侧倾运动,如果幅值过大将使乘员产生紧张、眩晕等不舒适感。为解决此问题,提出一种基于车身姿态补偿控制与天棚加速度控制相结合的算法,建立自适应阻尼控制系统,不仅可使车辆垂向运动的振动效果得到改善,还能兼顾车身俯仰、侧倾控制,使其控制效果更加接近主动悬架。另外,搭建一种新型的减振器机械硬件在环试验台,可以对车辆垂向、俯仰及侧倾运动进行控制算法有效性验证,能克服四分之一减振器台架仅能验证车辆垂向运动的局限性。试验结果表明,与被动悬架相比,该算法在不同车速工况下B级路面和C级路面质心加速度幅值平均降幅达21.16%和13.21%,不同减速度和加速度工况下俯仰角波动峰峰值平均降幅达25.50%和28.82%,蛇形工况下不同车速的侧倾角幅值也均有降低。     

Study on the rollover control weight of vehicle chassis key subsystems

针对汽车底盘关键子系统对侧翻运动影响能力及有效作用区域的差异,综合考虑了车辆运动耦合及轮胎力耦合因素,建立了包含悬架、制动和转向系统的11自由度整车侧翻动力学模型.以主动前轮转向、独立制动及主动悬架等底盘典型控制系统为对象,以系统的控制输入为分析变量,选取各系统对车体产生的侧倾修正力矩为权重评价依据,定量地研究了其对侧翻控制的功能权重及有效作用范围.结果表明,这三个控制子系统都可以在不同程度上有效地控制侧翻运动.分析明确了各系统工作的有效工作区域和控制权重,为车辆侧翻控制策略的制定提供了依据.     

前轮摆振对车辆稳定性的影响及后轮反馈控制

建立包括转向系统的整车四自由度模型,分析摆振发生时转向系统刚度、阻尼对前轮摆振角、车辆横摆角速度、侧向加速度和侧倾角加速度的影响。为减小摆振对车辆稳定性的影响,应用最优控制对后轮进行反馈控制。结果表明:当摆振发生后,车辆侧向加速度和侧倾角加速度会产生较大波动,横摆角速度和侧倾角影响不大;转向系统阻尼对摆振的影响较大。采用对后轮的反馈控制可有效改善摆振发生时的车辆横向稳定性。     

Estimation of Parameters of Universal Distribution of Moments of Failure of Products

A method is proposed for estimating the parameters of a mixture of exponential and Weibull distributions for which the accuracy of preliminary estimates obtained by graphical analysis is refined in accordance with the criterion of maximum likelihood. The efficiency of the proposed method is supported by the results of statistical modeling.     

Evaluation of optical properties of highly scattering media by moments of distributions of times of flight of photons

A novel method for the determination of the optical properties of tissue from time-domain measurements is presented. The data analysis is based on the evaluation of the first moment and the second centralized moment, i.e., the mean time of flight and the variance of the measured distribution of times of flight (DTOF) of photons injected by short (picosecond) laser pulses. Analytical expressions are derived for calculation of absorption and of reduced scattering coefficients from these moments by application of diffusion theory for infinite and semi-infinite homogeneous media. The proposed method was tested on experimental data obtained with phantoms, and results for absorption and reduced scattering coefficients obtained by the proposed method are compared with those obtained by fitting of the same data with analytical solutions of the diffusion equation. Furthermore, the accuracy of the moment analysis was investigated for a range of integration limits of the DTOF. The moment analysis may serve as a comparatively fast method for evaluating optical properties with sufficient accuracy and can be used, e.g., for on-line monitoring of optical properties of biological tissue.     

Analysis of the rate of propagation of the wave of change of boiling modes

An approximate analytical expression is derived for the velocity of the front of the wave of change of boiling modes on a rod and on a plate. The impact of the Thomson effect and of the heater orientation in the gravity field is included. Adequate agreement is demonstrated between the derived relations and experimental data.     

Estimation of potentialities of methods of summation of direct measurement errors

Conventional methods for summation of direct measurement errors are considered. Conditions under which these methods provide consistent results are stated. It is proposed to utilize for characteristic of the total error, its interval estimator or the half-sum of the value obtained by adding up its arithmetic and geometric random errors.Translated from Izmeritel'naya Tekhnika, No. 4, pp. 10–12, April, 1995.     

空压机轴承箱蜗壳温度探头油封改造

由于空压机进气侧轴承箱蜗壳温度探头密封效果不好,使空压机及其后续管道受到油污染。后将温度探头的O形圈密封改为骨架油封,杜绝了轴承箱漏油问题。文章简介空压机的结构和技术参数,详细介绍了骨架油封的制作和优点。     

Characteristics of mechanical properties of materials in studies of conditions of attainment of marginal states

It is shown that conditions of attainment of marginal states in the material of structural components are formulated on the basis of analysis of force and deformation criteria of formation and development of destruction. The parameters of these criteria are data on types of structural materials, standard and special characteristics of their mechanical properties, structural forms of considered elements of the equipment, and their operating stress loading. In this case, the construction of a system of state equations for describing interrelation of current damage, external actions, and responses to them is based on the concept of calculating variations in properties of materials at all stages of the design life cycle.     

Determination of parameters of microstructural inhomogeneity of deformation of metals by the method of modeling

The article suggests a method of evaluating the microstructural inhomogeneity of deformation of metals by modeling. The method includes the measurement of deformations of metal according to meshes of a dividing grid with small base and the calculation of the distribution parameters of microdeformations in model representation. It is shown that the modeling method makes it possible objectively to evaluate the microinhomogeneity of deformation of metals independently of the chosen mesh size of the dividing grid. New structural characteristics are introduced: the base and wave of variation expressing the degree of crumbling or amalgamation of metal grains by inhomogeneity of deformation.Translated from Problemy Prochnosti, No. 7, pp. 40–44, July, 1991.     

水三相点复现的不确定度评定

水三相点是开尔文热力学温度的唯一基准点，也是ITS-90国际温标重要的定义固定点。因此，水三相点不确定度分析对整个温标的建立、温度量值传递起着至关重要的作用。近3年来，中国计量科学研究院研制出一系列高质量的水三相点容器，加强了水三相点的研究，为不确定度的分析提供了更为可靠的实验依据。同时，不确定度的分析也是客观评价新研制容器性能的一个重要指标。因此，根据实验结果对新研制容器所复现的水三相点进行了不确定度评定。评定结果表明，其扩展不确定度为0．16mK(k=2．69，P=0．99)。