基于车辆振动响应反向分析的路面等级辨识方法EI北大核心CSCD

提出一种利用希尔伯特黄变换和概率神经网络进行车辆振动响应反向分析的路面等级辨识方法,为主动悬架控制提供有效信息。建立车辆模型和随机输入路面模型,利用希尔伯特黄变换对不同等级路面下的车辆振动响应仿真数据进行分解变换,得到车辆振动响应的瞬时能量;提取瞬时能量的敏感特征参数,利用概率神经网络训练路面分类器,确定路面等级与特征参数范围的映射关系,完成路面等级分类器的设计;利用加速度传感器采集车辆在典型路面下的振动响应数据,提取试验数据的特征参数,并将其输入到训练完成的路面分类器中,实现试验路面等级辨识。辨识结果表明,基于车辆振动响应的反向分析法,结合希尔伯特黄变换和概率神经网络,可以实现对车辆当前行驶路面等级的辨识。     

基于SCADA数据和改进BP神经网络的塔筒应力预测

针对风电机组载荷监测中应变片寿命短的缺陷,基于风电场海量状态监测数据,利用遗传算法和粒子群算法对BP神经网络进行改进,建立塔筒应力预测模型,并通过综合相关系数实现输入参量的有效选择。仿真结果表明,改进后的GA-BP神经网络预测模型和PSO-BP神经网络模型,预测结果的最大、最小相对误差等指标均比BP神经网络预测模型好;GA-BP神经网络预测模型的塔筒应力预测平均误差为7.04%,相对BP神经网络预测结果误差减少了4.38%,预测精度满足工程需求。所提出的方法建立风电场海量监测数据和塔筒应力数据之间的有效关系模型,可为风电场长期有效的载荷监测提供新的手段。     

基于BP神经网络的星箭界面动载荷识别

提出一种基于BP神经网络的星箭界面动载荷识别新方法。建立卫星结构的高保真动力学模型,利用仿真分析/地面试验获取的卫星结构加速度响应与星箭界面加速度激励的样本库;基于BP神经网络训练卫星结构加速度与星箭界面加速度激励的传递关系,利用实测卫星结构加速度响应识别星箭界面加速度激励;将星箭界面加速度激励施加与卫星结构的高保真动力学模型获取星箭界面动载荷。开展了数值仿真和振动试验,验证了所提出方法的有效性,为服役状态下卫星结构的振动载荷环境预示提供有力支撑。     

基于辨识路面的矿用自卸车平顺性优化

矿用自卸车行驶路况恶劣,路面激励是平顺性研究中的重要因素。结合整车刚柔耦合模型,提出一种利用遗传算法优化的BP神经网络(GA-BP)辨识矿山路面不平度的方法,与标准BP网络相比预测能力得到极大提高,并通过整车道路试验验证了该方法辨识路面的准确性。通过与矿用自卸车常用C级、D级路面平顺性仿真结果对比显示,基于辨识路面的模型仿真精度提高了12.3%。在此基础上,以座椅垂直方向加速度均方根值为目标,将簧载质量和轮胎刚度阻尼作为不确定量,通过建立Kriging近似模型,运用多岛遗传算法对油气悬架和座椅结构参数进行不确定性优化,优化后目标值下降了37.4%,从而达到提高矿用自卸车平顺性能的目的。     

基于小波-BP神经网络的发动机轴承故障诊断

本文针对发动机滚动轴承故障振动信号的非平稳特征,提出了一种基于小波包变换与神经网络的滚动轴承故障诊断方法。由于滚动轴承发生故障时,加速度振动信号各频带的能量会发生变化,以振动信号小波分解后的能量信息作为特征,以神经网络作为分类器对滚动轴承故障进行识别、诊断。通过对滚动轴承的正常状态、滚珠故障、内圈故障和外圈故障信号的分析,表明以小波包分解为预处理器的神经网络故障诊断方法可以准确、有效地识别滚动轴承的工作状态和故障类型。     

基于小波变换的磁流变悬架模糊控制算法

运用小波变换的方法将汽车行驶时车身振动信号分解成若干频率成分,分解结果经模糊化处理后作为模糊控制器的输入,根据振动能量的频域分布和车辆悬架阻尼匹配原理制订模糊控制规则,实时调节磁流变阻尼器的阻尼力.实车道路试验表明,基于小波变换的模糊控制算法无论对车身振动还是车轴振动都取得了良好的抑制效果(共振峰值下降了5dB),并且比天棚阻尼控制更具优势.由于该算法只需要一个传感器测量车身加速度,不需要预测路面,是一种非常有应用前景的算法.     

履带车辆不平路面越野平均速度预测方法研究

为了研究路面不平度对履带车辆越野平均速度的影响规律,本文建立了履带车辆多体动力学模型,提出了振动响应指标并通过试验验证了模型的可信性;根据试验设计进行仿真计算,建立振动响应与车速、路面不平度间的近似模型;以振动响应指标的门限值为约束条件,采用目标寻优方法拟合了路面不平度与车速间的数学关系,提出了随机不平路面条件下的越野速度预测方法。应用该方法计算了车辆通过某试验场综合路面,结果表明：所建模型可以反映路面不平度对车速的影响,为车辆机动性预测提供了有效的量化手段。     

履带车辆不平路面越野平均速度预测方法研究

为了研究路面不平度对履带车辆越野平均速度的影响规律,本文建立了履带车辆多体动力学模型,提出了振动响应指标并通过试验验证了模型的可信性;根据试验设计进行仿真计算,建立振动响应与车速、路面不平度间的近似模型;以振动响应指标的门限值为约束条件,采用目标寻优方法拟合了路面不平度与车速间的数学关系,提出了随机不平路面条件下的越野速度预测方法。应用该方法计算了车辆通过某试验场综合路面,结果表明：所建模型可以反映路面不平度对车速的影响,为车辆机动性预测提供了有效的量化手段。     

基于神经网络预测与小波变换的结构非线性振动参数识别

首先介绍利用复Morlet小波变换进行结构非线性振动模型参数识别的原理,进而分析了因小波变换过程中的边端效应以及在采样点较少情况下复Morlet小波变换对非线性模型参数识别准确性的影响。然后提出了利用BP神经网络对非线性模型参数识别的信号进行预测延拓,并基于预测后的信号进行参数识别。最后通过对两种非线性振动模型进行数值仿真,验证了该方法能很好的提高非线性模型参数识别的准确性,并且具有一定的抗噪能力。     

基于改进土壤承压模型的履带车辆行驶振动特性仿真研究

计算履带车辆在软土路面上行驶时振动特性的基础在于研究土壤承压特性,然而目前以贝克公式为代表的土壤承压模型缺乏考虑剪应力因素、加卸载因素和加载速率因素。通过物理试验结合仿真试验的手段在贝克公式基础上,综合考虑这三种因素影响,建立了改进土壤承压模型。建立了某型履带车辆的动力学模型,基于改进土壤承压模型进行了履带车辆行驶振动特性仿真研究,研究结果显示,与贝克公式相对比,基于改进土壤承压模型计算得到的车体冲击加速度峰值以及平均值要小,而履带板的沉陷量要大。研究结论可以为预测履带车辆在软土路面上行驶时的下陷量、行驶阻力、振动特性以及牵引特性等性能提供参考。     

弹性车体垂向运行平稳性一系最优控制研究

采用基于轨道谱及包括轮轴间时延预瞄的最优控制算法,在一系悬挂中加入主动控制,设计其主动控制规律,从降低轨道至车体振动的传递入手,对铁道车辆弹性车体垂向动力学模型进行仿真分析。结果表明,该最优控制算法对车辆系统的振动有较好的抑制作用;可以改善轨道至弹性车体中部的振动加速度传递率,在控制车体刚体振动的同时,也能抑制整车的弹性振动;最优控制算法对车辆系统的1Hz左右的低频振动、以及包含人体垂向振动敏感频域(4Hz-8Hz)的4Hz~10Hz频率内的振动衰减明显,但对车体高频振动作用不大。并与二系主动悬挂系统比较,发现一系主动悬挂能更有效的控制车体的弹性振动,且抑制的频率范围较宽,车辆运行平稳性更佳,为今后弹性车体减振措施选择提供依据。     

轨道刚度对高速轮轨系统振动噪声的影响

高速铁路对环境的噪声污染是一个不可忽视的问题,在已建立的轮轨滚动噪声预测模型的基础上,以板式轨道为对象,研究了在轮轨表面粗糙度(随机短波激扰)的激励下,轨道刚度变化对高速轮轨系统振动及轮轨噪声的影响.结果表明:降低轨道刚度,可以有效降低轮轨系统400Hz以下频率的振动,但对400Hz以上的振动基本无影响,从而,对轮轨噪声也基本无影响.     

Probabilistic analysis of vehicle vibrations

The dynamical analysis of random vehicle vibrations requires an integrated investigation of guideway roughness, nonlinear vehicle dynamics and human sensation to vibration exposure. The stochastic analysis of the total system is discussed in the frequency domain and the time domain. Nonlinearities are considered by statistical linearization techniques. Then, the variances of wheel load variation, car body acceleration and human sensation are determined by spectral density analysis as well as by covariance analysis.     

HEV动力切换过程车内振动与噪声试验分析

为对某混合动力汽车动力切换过程中车内振动与噪声进行研究,测试正副驾驶地板的振动加速度、正驾驶双耳噪声、副驾驶右耳以及正驾驶后排右耳的噪声、发动机转速、蓄电池电量(SOC)。数据处理采用小波包变换、时域以及频域分析法,分析动力切换过程中车内振动与噪声。试验结果表明,动力切换时的振动与噪声都呈现明显的非稳态特征且能量集中分布在低频段,与稳定车速纯电动模式下的幅值相比较差异明显;在558 Hz处振动幅值明显加强,与起动电机拖动发动机起动快速上升的转矩有关系;在800 Hz处振动幅值明显加强,与动力耦合装置动力输出不平稳有关系。     

小波分析在路面反应谱中信号降噪的应用

在简述加速度法测量路面反应谱和小波降噪原理的基础上,采用Daubechies小波分别对碎石路面反空谱和沙土地路面反应谱进行降噪处理。通过实验结果分析,小波去噪使采样信号在时域和频域的特性都得到增强,路面不平度的分析准确性有所提高,证明这是改善实验测试信号质量的一种有效方法。     

基于谱元法的车辆-轨道结构频域振动特性研究

基于谱元法建立车辆-轨道结构频域振动模型,其中轨道结构模拟为三层铁木辛柯梁,车辆部分考虑为整车模型,运用Lagrange方程实现车辆与轨道结构的耦合,并采用虚拟激励法将轨道不平顺模拟为虚拟荷载,通过求解车辆-轨道整体结构的谱元法方程,得到车辆-轨道结构在频域内的振动响应。结果表明:钢轨、轨道板和底座板的第一、二、四阶振动峰值分别由车体、转向架、车轮自振引起,其他振动峰值由轨道结构系统自振引起;钢轨、轨道板和底座板的振动能量分布在较宽的频率范围;在离开车辆一侧且距离端轮对2.5 m处,1~800 Hz内钢轨振动迅速衰减,当大于800 Hz时,钢轨振动衰减缓慢;在距离端轮对18 m处,25~1171 Hz内钢轨振动衰减基本稳定;在距离端轮对20.5 m处,小于25 Hz时,钢轨振动随着离开端轮对距离的增加迅速衰减,当大于1171 Hz时,钢轨振动则衰减较小。     

八轴连通式油气悬架车辆行驶性能和通过性能研究

行驶性能和通过性能是评估车辆越野性能的基本指标。为得到八轴连通式油气悬架车辆的越野性能,分别对行驶性能和通过性能开展了研究。简化了整车的物理模型,根据拉格朗日方程推导了车辆的振动方程,建立了白噪声路面输入方程;通过仿真结果与实验结果的对比,验证了柔性模型的合理性。基于柔性模型,以路面不平度系数为输入变量,得到了车辆在较好路面、一般路面、较差路面、恶劣路面的行驶性能;通过建立脉冲冲击、台阶冲击、震荡冲击的数学模型,得到了车辆的通过性能。结果表明:随着路面等级变差,八轴车辆的极限车速下降,B级路面极限速度为144 km/h,C级路面极限速度为64.8 km/h,D级路面极限速度为32.4 km/h,E级路面极限速度为7.2 km/h;路面冲击类型主要影响车头的加速度和车轮相对动载的极值,脉冲冲击时车轮发生腾空,且车头垂向加速度超过2.5倍重力加速度,而台阶冲击和震荡冲击均未出现轮胎腾空和车头2.5倍重力加速度的过载。     

汽车起步颤振的时频分析

汽车以不同的挡位和节气门开度在平路和坡路上起步时，出现的颤振，并会伴隨传动系剧烈的扭转振动现象。这种失稳现象从产生到减缓的全过程中，其振动加速度信号的频率分量和振幅具有显著的时变特征。由此，在采用短时付里叶变换、Wigner-Ville分布及连续小波变换三种时频分析方法的基础上，选择合适的方法对实车坡道M2档小油门工况下车上不同位置的颤振加速度信号进行分析，得到怠速、颤振和平稳行驶三个阶段的振动时频特性，并结合FFT频域分析方法，深入研究三个阶段的频率特性，及其颤振的原因和控制传递路径的有效手段。     

考虑轨道弹性时机车轮对的纵向振动研究

在电机轴悬式机车-轨道垂向耦合动力学模型的基础上,考虑了机车的纵向运动自由度,通过对比牵引工况下考虑和不考虑轨道弹性时的轮轨作用力及轮对振动加速度,得到了轨道弹性变形对轮对轮轨切向力及其纵向振动的影响规律。研究结果表明,当轮轨界面无不平顺激扰时,考虑或忽略轨道结构的弹性对轮对牵引力的发挥及纵向振动影响不大;在不平顺激扰下,轨道结构参与轮轨间的耦合振动,由于轨道垂向的弹性及阻尼作用,轮轨垂向力特别是高频力得到缓冲及衰减,致使50Hz以上高频段的轮轨切向力及轮对纵向振动变的缓和,利于轮周牵引力的稳定发挥。总体上,分析模型中若不考虑轨道弹性会造成预测的轮轨切向力及轮对振动加速度偏大。