阻尼减振材料滞弹性位移场模型参数寻优及其应用

针对阻尼材料滞弹性位移场模型多参数、多目标、非线性优化问题,给出了一种粒子群算法与序列二次规划法相结合的多参数变量寻优解法,并将模型优化结果与标准流变学模型、分数导数模型及试验结果进行了比较。基于ADF数学模型建立了粘弹性集中参数系统及阻尼夹芯板结构的动力学方程,并进行了结构模态响应分析及阻尼预测。计算结果表明:该组合寻优解法不仅能得到较好的最优解,而且确定出的模型参数准确可信,优化后的ADF模型能很好的再现阻尼材料的本构特征。     

机敏约束阻尼结构的模糊H_∞控制器研究

机敏约束阻尼(SCLD)结构对结构的振动控制具有非常广阔的前景,性能优良的控制器对控制效果有着重大影响。鲁棒H∞控制的特点是在众多不确定因素下仍具有很好的鲁棒性,然而SCLD结构的有限元模型自由度数目较大,且实验时所用的传感器数目有限,通过研究发现,能够兼顾系统鲁棒性和良好的控制效果的控制策略难以实现。模糊控制是依赖于研究者的经验和实验的反复调试而设计出的控制算法,其灵活性较大,以LQR算法的输入输出关系为依据,通过反复的调试而设计出模糊控制算法,再与鲁棒H∞结合,对鲁棒H∞算法做了加权形式的修正,实现了单一H∞控制难以实现的控制效果,实验证明,模糊鲁棒H∞控制方法对加速度响应具有良好的控制效果,对振动的抑制效果大于5 dB,这对SCLD结构寻求性能良好的控制器具有借鉴意义。     

等效非线性阻尼控制的准零刚度振动传感系统

为准确测量移动平台的绝对振动位移并进一步扩展测量频带,采用等效非线性阻尼控制方法设计了一种准零刚度（QZS）传感器。为使QZS传感器具有准零刚度特性,建立了传感器的动力学模型,并对其结构和静态特性进行分析;讨论了在不同预压缩量下传感器的幅频特性和相频特性,分析了不同等效非线性阻尼和激励对测量信号的精度影响。结果表明,等效非线性阻尼控制有效拓宽了准零刚度传感器系统的测量频带范围,该系统能够精确测量移动平台的绝对位移,满足工程实践要求。     

人-车闭环中电动助力转向系统的基本特性分析

建立详细的四自由度电动助力转向(EPS)系统机械电气模型,考虑Fiala轮胎模型和二自由度整车模型,引入以转向盘输入角为反馈信号的驾驶员模型,构建装备EPS系统的人-车非线性闭环系统模型。采用模糊控制器确定目标电流并通过PID控制和脉冲宽度调制(PWM)实现其跟踪控制,构建电流闭环控制,并采用基于非线性控制设计(NCD)的单纯形自寻优法对参数进行优化。通过仿真计算,以转向盘输入转矩以及整车的横摆角速度、侧向加速度为指标,研究分析了EPS系统在人-车非线性闭环系统中的基本特性。     

车身低噪声设计新方法

为降低车内低频噪声而改进车身结构时,现有方法往往需要较长周期,因此研究一种可快速、准确定位车身结构薄弱处,以及明确车身结构刚度调整方向的车身低噪声设计新方法。将一般腔体结构的内部声场计算公式分解为5个部分,并讨论这5个部分的特点,确定进行声压响应幅度判定参数研究时,采用的6种关键组合。以含一个弹性面的刚性长方体结构声腔耦合系统为对象,讨论6种关键组合的关系;分析发现振型耦合系数、频率重叠系数、结构振型在激励点处分量等三者的乘积能够完全体现声压响应信息,可作为声压响应幅度判定参数。详细分析声压响应幅度判定参数的特点,可满足预期研究目标;基于该参数,提出一种车身结构低噪声设计的新方法。利用该新方法,对某轿车车内低频噪声进行优化,进一步的频率响应计算结果表明,车身结构优化后驾驶员测点声压级平均降低3 dB,最大降低10 dB。     

内燃机配气机构噪声控制

为降低内燃机配气机构振动噪声,以某125型摩托车发动机配气机构为研究对象,利用高次多项式对凸轮型线进行优化设计.配气机构多体动力学仿真表明:优化后的配气机构没有出现"飞脱"和"反跳"现象,进、排气气门丰满程度有所增加,在各个转速下,气门的最大振动加速度降低了65%左右,气门与摇臂的撞击力有所降低,且气门与气门座间的撞击力明显下降.在此基础上,制作了凸轮样件并对优化前后配气机构进行声功率测试试验.结果表明:在测量转速范围内声功率级均降低1.5～2dB.     

变速器敲击性能量化评价指标建立

针对单个齿轮副和变速器总成两方面的敲击特性,笔者利用专用的敲击试验装置测试多工况敲击相关数据。首先,对振动噪声数据进行有效能量叠加处理和对齿轮副在啮合线方向上速度差标准差的计算,得到单个齿轮副和变速器总成的敲击特征曲线;其次,提取相应的特征参数分别建立单个齿轮副和变速器总成的敲击特性量化评价指标向量;最后,用量化评价指标对某5档变速器的敲击问题进行了量化分析及问题点确定,并对优化前后的变速器进行了敲击性能量化对比。结果表明:量化指示与主观评价结果有较好的一致性,证明量化评价指标对变速器敲击问题优化和评价具有一定的指导意义。     

汽车主动悬架和四轮转向系统的综合控制

针对汽车底盘的两大重要组成-转向子系统和悬架子系统,建立起汽车侧向动力学模型、悬架动力学子模型以及考虑两者耦合效应的综合动力学模型;接着对四种不同控制策略的车辆系统进行了仿真对比,包括被动悬架兼前轮转向系统、主动抗侧倾杆控制系统、主动抗侧倾杆和四轮转向控制系统以及主动悬架与四轮转向的综合控制系统,得出:主动悬架和四轮转向综合控制系统能同时兼顾主动悬架和四轮转向的优点,使车辆的操稳性和平顺性大大提高.     

发动机缸体瞬态强度分析

针对发动机缸体结构复杂,工作过程中受到多种交变激振力作用的特点,建立了较详细的缸体瞬态强度分析有限元模型,模拟了缸体在发动机工作过程中的动态强度变化历程。得出：缸体与缸盖及变速器相连的紧固螺栓孔周围的整体应力水平较高,但随发动机工作负荷变化的波动量较小;缸体主轴承座周围动态应力和变形成分较高,且随发动机工作负荷变化的波动量较大;而缸体两侧壁的动态变形和应力与静态变形和应力水平较低。研究表明：在建模时考虑活塞和曲轴对缸体的接触作用,合理简化缸体结构,准确深入揭示工作过程中缸体的动态强度随时间的变化,为缸体动态结构强度设计提供可靠依据。     

汽车半主动悬架的滑模变结构控制

在1／4汽车动力学模型的基础上，运用滑模变结构方法设计了汽车半主动悬架滑模控制器。基本思想是以半主动悬架的近似天棚阻尼系统作为参考模型，把被控系统和参考模型间的广义误差动力学引入渐近稳定的滑动模态中；采用极点配置法确定滑模切换面参数；用等速趋近率改善滑模运动段的动态品质；根据滑模面上的等效控制力，确定半主动悬架的实时控制阻尼力。仿真结果表明：该滑模控制器性能稳定，具有较好的鲁棒性和跟踪性，对模型参数的变化和外界扰动有一定的适应性。仿真证实了滑模控制器设计的有效性。