非线性金属丝网减振器的试验建模和参数辨识

通过试验和理论相结合的方法,对非线性金属丝网减振器进行研究分析,建立了一种基于工程实践应用的减振器非线性数学模型,以此来描述迟滞非线性系统的动态特性.试验表明:在周期激励作用下,非线性金属丝网减振器的迟滞回线不仅与振幅有关,还与频率有关.通过对金属丝网减振器工作机理的分析,将减振器的恢复力分解为弹性力和阻尼力两部分.结果表明,该模型能很好地描述这类非线性迟滞系统的动态特性,为工程应用提供了理论基础.     

基于奇异值分解的惯性测量组合减振系统非线性刚度识别

介绍了基于奇异值分解的复解析小波脊线提取方法,并用仿真算例进行了验证.设计了基于冲击响应的非线性刚度识别程序.采用半正弦冲击对惯组减振系统的非线性特性进行试验研究,验证了方法的可行性,分析了非线性系统刚度和阻尼的变化规律.对于非线性特征比较明显的结构,使用该方法的参数识别结果具有较高精度.     

特种车辆驾驶室减振器节流阀片开度及阻尼特性研究

特种车辆驾驶室减振器的阻尼特性是由阀系参数决定的,准确地求解节流阀片在阀口位置的变形是通过仿真准确获取减振器阻尼特性的关键。以特种车辆驾驶室减振器为研究对象,建立其节流阀片在区间线性均布压力下的力学模型及变形解析式,并进行了正确性验证。分析阀片开度随阀系结构参数变化的规律,在此基础上建立驾驶室减振器阻尼分段特性仿真模型,并通过仿真实例与试验进行了对比验证。结果表明,不同速度下阻尼力仿真结果与试验结果相对偏差均在6.19%以内,说明所建立的驾驶室减振器阻尼分段特性仿真模型可较为真实地复现减振器的动态阻尼特性。     

配备主动减振器的车辆道路模拟试验研究

主动减振器随着车辆在道路行驶状态的改变而实时调整阻尼特性,配备主动减振器的车辆进行道路模拟试验时,需实时控制主动减振器的阻尼特性,以使其符合车辆在试验台架上振动状态所要求的阻尼特性.本试验研究中,通过发送车辆CAN报文信号给悬架电子控制单元(ECU,Electronic Control Unit),由ECU计算并输出控制指令,实现对主动减振器阻尼状态的控制,求解系统频响函数,对主动减振器的车辆进行迭代,并对迭代后的台架响应信号与期望响应信号的时域、频域和伪损伤进行一致性分析.通过对比主动减振器控制与非控制状态下迭代后的台架响应信号,分析时域信号重合度与迭代误差,证明CAN报文仿真控制主动减振器的方法能够有效对配备主动减振器的车辆进行道路模拟试验.     

叶片式减振器内部泄漏量实验分析

分析了叶片式减振器内部缝隙泄漏对阻尼力的影响.将泄漏缝隙简化成一个与常通孔并联的等效节流通道,依据伯努利方程计算常通孔流量,并将计算值作为真实值,应用减振器阻尼力台架实验数据,间接得出了等效节流通道的流量特性及结构参数.最后,利用插值法绘制了泄漏流量百分比与常通孔孔径、叶片摆动角速度之间的关系图.研究表明:极小孔径变化能引起极大阻尼力变化,说明通过控制传统叶片式减振器常通孔的流量可以实现可控阻尼力减振器;减振器内部泄漏缝隙对阻尼力的贡献要大于节流孔的贡献,缝隙泄漏量是影响可控减振器阻尼特性的关键数据.等效节流通道的结构参数可为可控减振器设计提供依据.     

考虑局部段非线性的导弹整体动力响应计算

潜射导弹高速弹射出水时,空泡溃灭产生较大的冲击载荷,对导弹的结构强度提出了挑战.同时现代导弹的设计要求对结构进行优化设计,对弹体的厚度、质量均提出了要求,因此更加精确地计算导弹出水过程中的结构响应能够为设计人员提供更准确的参考.基于导弹局部段细致有限元模型得出的非线性刚度参数,将局部段等效为一具有非线性刚度的梁单元,并入建立的导弹出水全过程虚拟样机模型进行计算仿真,将结果与之前线性刚度模型的计算结果进行对比,最后对该局部段非线性因素对全弹整体响应的影响进行讨论.     

汽车减振器相对阻尼系数的确定

基于2自由度汽车悬架模型,研究减振器阻尼对车辆行驶平顺性的影响,进而确定相对阻尼系数.根据系统微分方程,用Simulink建立了零均值白噪声路面速度谱输入的非线性悬架系统模型,通过多次循环仿真得到系统响应量的时域信号.分别计算各平顺性指标,并绘制其曲面图,可以观测压缩行程和复原行程阻尼对平顺性的影响,从而确定合适的减振器阻尼.     

冲击响应谱在惯导减振防冲设计中的应用

根据冲击原理,研究惯导减振系统在半正弦冲击激励下的响应特性,绘制了惯导系统在半正弦冲击激励下的冲击响应谱图。根据冲击响应谱图,可为惯导系统防冲设计提供正确、有效的理论依据,同时,为使减振器同时具备减振、防冲两种性能,冲击响应谱对于减振器关键参数选择、减振系统优化也具有重要应用价值。最后文章依据该研究结论,对某惯导系统进行了实际设计计算。     

惯性平台新型金属橡胶减振器理论与实验研究

金属橡胶减振器(以下简称MRD)是为克服目前惯性平台常用橡胶减振器随时间老化这一致命弱点而开发研制的一种新型减振器,其在航空航天等军事领域具有广阔的应用前景.建立了MRD的力学模型,通过对其力学模型的分析与研究,得到了MRD系统的参数识别方法;通过实验验证了其力学模型和参数识别方法的合理性,提出了MRD的特性参数与工艺安装参数关系的研究策略及其优化设计技术研究的主要内容.     

惯性平台减振系统动力学分析及其参数设计

建立了某型号平台减振系统的动力学模型,并对其进行了动力学分析.在此基础上,对减振器的参数进行了设计计算,为平台新型减振器的设计提供了理论依据.     

基于自适应无迹卡尔曼滤波算法的多股螺旋弹簧动态响应模型参数辨识和分析

针对传统方法在辨识多股螺旋弹簧（以下简称多股簧）非线性响应模型参数时效率较低、精度较差的问题,提出带噪声统计估计器的自适应无迹卡尔曼滤波(AUKF)算法。该算法通过对多股簧试验数据中的量测(过程)噪声进行递推和估计,能够确保非线性模型参数辨识的收敛性;结合多股簧动态试验对该算法进行检验。研究结果表明：即使在量测噪声级别较高的情况下,AUKF算法也可以准确地求出多股簧的动力学模型参数;在预测多股簧动态响应过程中,若预测振幅和参数辨识所用振幅相差太大则会导致较大的预测误差;当加载速度变化时,多股簧动力学模型中的迟滞部分参数基本不变,但0阶非线性刚度系数和非线性放大因子变化较大。     

基于极大似然法的高速无人艇操纵响应模型参数辨识

高速水面无人艇操纵性预报精度取决于其运动模型中的参数获取精度,针对传统扩展卡尔曼滤波算法难以获取较高精度的模型参数问题,提出一种采用极大似然法辨识获取无人艇操纵运动2阶非线性响应模型参数的方法。基于某无人艇响应模型参数进行20° Z形仿真实验,采集艏向角和舵角变化数据,根据辨识原理与前向差分法设计一种极大似然辨识方法,通过辨识获取了模型参数。进一步研究发现在极大似然法辨识过程中部分参数有参数漂移现象产生,分析得到参数漂移产生的原因在于使用差分法处理Z形实验数据时忽略了舵角变化率的影响。采用正弦仿真实验数据结合极大似然法进行改进辨识研究,其舵角变化率可直接对舵角求导得到。针对极大似然法与扩展卡尔曼滤波算法的辨识结果展开操纵运动仿真实验。实验结果表明：通过极大似然法辨识获取的参数比传统卡尔曼滤波算法能更精确地预报无人艇的操纵运动,且基于正弦仿真实验数据辨识能有效解决极大似然法的参数漂移,从而为极大似然法辨识结果提供更高的精度。     

全局自适应模糊反步控制在火箭炮伺服系统中的应用

针对含未知非线性参量及外界干扰的火箭炮伺服系统,基于反步法提出了一种全局自适应模糊控制策略。利用高斯模糊函数对参数摄动、负载扰动及虚拟函数等不确定因素进行了补偿,并结合工况对控制器参数进行了实时整定。根据伺服系统数学模型及传统反步理论逆向反推得到了控制律表达式,通过李雅普诺夫函数证明了整个闭环系统的稳定性,并对参数摄动及干扰下的位置跟踪进行了仿真研究,同时给出了复杂信号下虚拟控制函数的变化规律。仿真结果表明,该方法不仅保证了系统的响应速度和控制精度,并且对结构参数不确定性具有很强的鲁棒性。     

基于Herschel-Bulkley模型的火炮磁流变后坐阻尼器设计

针对火炮磁流变(MR)阻尼器的特点,以某25 mm口径试验火炮为研究对象,基于Herschel-Bulkley模型,建立了该25 mm试验炮磁流变后坐阻尼器的平行板一维层流模型,得到不同MR流体行为指数和不同磁场作用下阻尼力随活塞速度的变化规律,确定了磁流变阻尼器的主要技术参数.建立了火炮后坐运动方程,评价了MR流体行为指数对后坐阻尼器性能的影响,此指数越大,阻尼器所产生的阻尼力也越大,火焰的后坐位移和后坐速度也越小.计算结果表明,所设计的火炮MR阻尼器满足设计要求.     

遥控武器站黏弹性胶体缓冲器试验研究

针对遥控武器站弹簧缓冲器刚度较大、阻尼较小导致射击密集度低及可靠性差的问题,研发了一种适用于遥控武器站的黏弹性胶体缓冲器。通过与现有的黏弹性胶体材料对比,配制了一种适用于遥控武器站、黏温特性较好的黏弹性胶体材料;按照遥控武器站原弹簧缓冲器性能及结构参数,设计了黏弹性胶体缓冲器样机,通过静压试验和落锤试验,分析对比黏弹性胶体缓冲器和弹簧缓冲器的力学特性;为满足减小后坐行程的要求,在不改变外部尺寸结构的基础下设计了新黏弹性胶体缓冲器,通过静压试验和射击频率模拟试验分析了新黏弹性胶体缓冲器的力学特性及射击频率适应性。试验结果表明：配制的黏弹性胶体材料黏温特性良好;黏弹性胶体缓冲器样机能量吸收率是原弹簧缓冲器的1.47倍,且无二次冲击效应;新黏弹性胶体缓冲器能量吸收率为77.28%,最大行程为7 mm,具有良好的射击频率适应性。因此,黏弹性胶体缓冲器具有较高的能量吸收率,能有效降低后坐行程,可适应遥控武器站不同射击频率工况,起到提高遥控武器站射击密集度和可靠性的目的。     

基于有限元分析的磁流变阻尼器动态响应

针对阻尼器特殊的结构特点,通过静态磁场仿真确定阻尼器的磁路结构。利用ANSYS 软件对阻尼器进 行瞬态磁场有限元仿真,获得阶跃电压作用下阻尼器的瞬态磁场响应过程,通过与简化数学模型的对比得出涡流对 阻尼器电磁响应时间的影响,并由磁场有限元仿真结果获得流道内磁流变液的剪切屈服应力时程曲线。通过阻尼器 动态响应时间测试实验获得激励电流作用下阻尼力的实测响应时间。结果表明：计算获得的剪切屈服应力时程曲线 与阻尼力的实测响应过程基本吻合,说明电磁响应是影响磁流变阻尼器动态响应的主要因素。     

液体晃动试验的数据处理方法

液体推进剂贮箱的防晃结构设计导致液体晃动阻尼的非线性特性。本文在液体晃动等效力学模型的频响函数拟合方法的基础上,导出一种处理非线性液体晃动阻尼问题的模型参数近似拟合方法。应用此方法处理装有防晃阻尼装置的贮箱内液体晃动模型的参数估计问题可获得工程上满意的精度。     

基于特征模型的高超声速飞行器再入多约束预测控制

针对存在输入和输出多约束的高超声速飞行器再入控制问题,提出了一种基于特征模型的鲁棒预测控制方法。对耦合的非线性再入动力学采用低阶线性特征模型简化,设计鲁棒预测控制器保证满足再入控制的多约束。基于特征模型的低阶等价性,将再入动力学的输入输出动态特性用线性时变的特征模型描述,并将三通道姿态耦合和干扰作为广义复合干扰。将灰色理论中累加求和的思想引入到特征模型参数辨识算法中,弱化了再入随机噪声的影响,通过灰色辨识方法在线估计特征模型的时变参数和干扰。设计一种基于线性矩阵不等式(LMI)滚动优化技术的H_2/H_∞鲁棒预测控制律与基于灰色辨识的补偿器共同构成复合控制器,保证了整个闭环系统的稳定,满足输入和输出约束。数据仿真验证了算法的有效性。     

火炮高平机参数辨识与灵敏度

为准确模拟高平机在火炮发射状态下的动态响应, 基于含气油液压缩模型和油缸膨胀刚度,结合高平机结构构型,建立火炮发射状态下的某高平机动力学模型。采用多体动力学仿真软件ADAMS完成高平机参数化模型建模,确立高平机模型中的待辨识参数。根据某车载炮射击试验数据和火炮发射动力学模型,引入粒子群优化算法对高平机参数进行辨识,获得高平机模型参数值。辨识后模型输出结果与试验数据吻合良好,验证了模型精度及参数辨识结果的有效性。对影响火炮俯仰运动的高平机参数进行灵敏度分析,分析结果表明,高平机油液含气量、油缸初压等若干参数对火炮起落部分俯仰运动的影响较大。     

基于自适应EKF的平台漂移误差模型参数仿真研究

基于惯性平台漂移误差模型是一个复杂的非线性系统，文中引用自适应EKF算法对惯性平台漂移误差模型进行了分析研究，对模型中的某些重要误差参数进行了计算机仿真，并对仿真结果进行了分析。分析表明：该算法寸以很好地实现对平台漂移误差模型参数的辨识。