水下航行器光学隐蔽深度测量系统

为了实现对水下航行器光学隐蔽深度的实时测量,研制了水下航行器光学隐蔽深度测量系统。根据目标背景对比度的传输理论,分析了目标背景对比度在海水、大气、海面的传输特性,建立了水下航行器光学隐蔽深度模型。基于该模型分析了测量水下航行器光学隐蔽深度所需要的参数,设计了测量海水上行辐照度、海水下行辐照度、海水体衰减性系数、海水漫衰减性系数和水下航行器表面反射率的测量方法,并完成一次海上试验。试验测得良好天气情况下特征尺度为12m的水下航行器的光学隐蔽深度为25~35m。试验结果表明,设计的测量系统可以实现对水下航行器光学隐蔽深度测量,并适用于各类潜艇。由于改变了传统的在水面进行深度测量的方式,该系统工作稳定可靠,提高了隐蔽性和对海域测量的准度,可为水下作战决策提供帮助。     

光学隐蔽深度测量系统的小型化设计

为了保障航行器水下航行时对可见光波段光学隐蔽的需求,以及实时测量其所在位置的光学隐蔽深度,设计了小型化可见光波段的光学隐蔽深度测量系统。根据光学隐蔽深度模型,优化设计了海水上行辐照度、海水下行辐照度、海水漫衰减系数、海水体衰减系数的测量方法。优化设计后的系统有21个测量通道,测量光谱为390~667nm,工作深度可达50m。进行了海上试验,试验结果显示:在天气良好的条件下,水下航行器在520~560nm可见光波段内存在暴露窗口,同时测得特征长度为0.75m的模型的光学隐蔽深度为3.5m。得到的结果表明,设计的小型化可见光波段光学隐蔽深度测量系统可以实现光学隐蔽深度的测量,测量装置具有体积小、重量轻、系统性能稳定等优点,适用于水下航行器搭载,可为下一步实现可自主升降的光学隐蔽深度测量系统设计提供理论技术支撑。     

超空化航行体原理试验模型结构设计

设计并研制了通气超空化航行体水洞试验模型,给出了航行体空化器、航行主体、控制舵的设计原理与方案。利用该模型在西北工业大学水洞实验室实现了航行体超空化状态的形成原理与过程、航行体超空化状态下力的平衡原理、航行控制原理与实现方法等演示验证试验。实验结果表明,该模型设计原理与方案是正确的,模型的研制是成功的。     

Unity3D无人航行器水下自主航行三维仿真

介绍了一种用于水下无人航行器研制和试验阶段内部软件系统联合调试的手段,通过Unity3D构建水下三维仿真海洋环境,建立无人航行器水下运动和动力学模型,并对航行器搭载的传感器和执行器进行数学建模,组建水下三维仿真系统。它与实际航行器软件系统通过与实物一致的接口相连,组成了一个数据传输环流系统,可进行航行器自主航行仿真测试。     

脊状表面水下航行器模型减阻实验与数值仿真

针对水下航行器提高航程和航速的需要,开展近壁面湍流边界层减阻的研究.在航行器模型外表面加工具有一定形状尺寸的脊状结构,导致湍流边界层的流动稳定性增强,壁面摩擦阻力降低.开展了轴对称航行器模型在高速水洞中的阻力测试并做了相应条件下的数值仿真,实验和数值仿真的结果基本一致.具有垂直流向脊状表面的航行器模型在一定来流速度范围内具有很好的减阻效果,脊状表面所受的压差阻力略有增大,占总阻力份额80%以上的粘性阻力显著降低,从而形成减阻效果.     

折叠翼摩擦阻力测量系统的标定技术及实验

根据折叠翼的主要指标要求，提出了一种装配过程中内翼与外翼间摩擦阻力的自动测试方法，要求展开角为0°～65°时，摩擦阻力在预定范围内。阐述了自动检测原理，从理论上研究了内翼和拉头部件重力的标定方法，建立了其数学模型和仿真模型。设计了摩擦阻力测试装置，并进行了实验。结果表明：内翼和拉头部件重力与展开角密切相关，拉头部件重力实验数据与模型数据之间的最大误差为2.58 N,这是由于实际结构与仿真结构之间存在误差所致。该测试方法合理可靠，为折叠翼摩擦阻力测试提供了理论和实验依据。     

卧式压力釜系统的研制与应用

针对卧式压力釜系统的研制与应用进行了说明,重点介绍了系统的组成、工作流程与系统的详细配置,利用该系统可以模拟水下航行器的高水压环境,为水下航行器的成功研制提供保障。     

基于嵌入式技术的水下航行器热动力测控模拟试验系统的研究

阐述了嵌入式系统的特点及含义，并基于Samsung S3C44BO0X微处理器和μC／OS—Ⅱ嵌入式实时操作系统构建了水下航行器热动力测控模拟试验系统。文章重点介绍了测试系统中的硬件和软件的设计，对模拟试验系统中各个部分所要完成的任务以及相互之间的接口做了详尽的解释，并取得了很好的演示效果。     

无人水下航行器摆式发电装置设计与研究

针对海洋无人水下航行器能源供给需求,设计了一款小型化摆式发电装置,该装置搭载在无人水下航行器内部,受波浪、海流、潮汐等影响,航行器产生摆动,获取海洋动能,并将其转换成稳定的电能。详细论述了摆式发电装置的工作原理、系统结构和设计方案,建立了系统机电耦合动力学仿真平台进行仿真分析,并开展了样机试验验证。研究结果表明：该摆式发电装置设计是可行的,实现了电能稳定输出,有效发电效率达到了24.40%。     

小型水下航行器重心调节机构设计

为提高小型水下航行器的操控性与机动性,设计了可应用于水下航行器的重心调节机构,利用该机构可实现对航行器俯仰角的控制.系统选用了51系列单片机和L298集成控制电路,对步进电机进行控制,并带动高精度滚珠丝杠驱动重物块来改变航行器重心位置.通过仿真实验验证了机构在调节航行器俯仰姿态中的可靠性和准确性.     

考虑正负转速差的湿式离合器带排扭矩损失研究

基于某湿式多片式离合器的实际结构与带排扭矩损失的产生机制,分析在正负转速差下油液对摩擦片油槽作用的不同以及对带排扭矩损失的影响,并通过仿真与试验获得正负转速差下带排扭矩损失的变化规律。仿真与试验结果表明:在负转速差下,由于摩擦片的转速较大,其油槽侧面产生的动压力也较大,带排扭矩损失也相比正转速差时要大。对离合器带排扭矩损失在正负转速差下对自动变速箱换挡过程换挡力的影响进行分析,发现负转速差下需要的换挡力比正转速差下的换挡力大,因此负转速差下有换挡困难的风险。     

基于转矩的低附路面机械式自动变速器控制策略

从机械式自动变速器控制系统所能获取的有限数据,判断行驶路面的附着系数以及车辆轮胎打滑情况,并进行驱动防滑控制;通过发动机转矩、变速器数据、整车状态等对车辆正常的加速度范围进行计算,并和轮速加速度进行比较,以确定车轮打滑情况。根据轮加速度的大小进一步判断路面附着系数。轮胎打滑时,通过对发动机的降扭和离合器的控制,实现驱动防滑的控制;在试验车辆上进行低附路面识别和控制的试验,能够正确识别出路面附着系数。在低附路面起步时,通过打滑时发动机转矩和离合器的控制,避免了车轮连续的滑转,大大提高了车辆的稳定性。这说明该低附路面识别和控制方法是可行的,能够在车上使用。     

Stability analysis of supercavitating underwater vehicles with adaptive cavitator

Supercavitating vehicles are characterized by substantially reduced hydrodynamic drag with respect to fully wetted underwater vehicles. Drag is localized at the nose of the vehicle, where a cavitator generates a cavity that completely envelops the body (supercavity). The size of the supercavity and the magnitude of the drag at the cavitator are greatly affected by the vehicle's velocity and by the shape and size of the cavitator. This paper investigates the benefits of an adaptive cavitator, capable of adjusting its size with the speed of forward motion of the vehicle. Objective of the cavitator size variation is to maintain the minimum cavity length and the minimum drag at any given speed. The localized drag and the propulsion required to sustain the vehicle's motion can cause the vehicle to buckle. In addition, propulsion acts as a follower force and may be a source of flutter-type instabilities when the vehicle is accelerating. The insurgence of buckling and flutter is investigated to identify limiting operating conditions. The analysis is performed by using a finite element model developed to predict stability limits. The case of pulsating thrust is also addressed through the application of the method of infinite determinants, also known as Bolotin's method.     

电液混合动力轨道车的复合制动特性

针对蓄电池轨道工程车制动性能的不足设计了一套液压再生制动系统,在车辆原底架结构基础上与原制动系统共同作用形成了一套复合制动系统。为探究复合制动系统制动、能量回收和缓速的有效性,对电液轨道车下坡纯摩擦制动的能力进行了理论计算,并利用AMESim和MATLAB/Simulink建立的液压系统模型对复合制动过程进行仿真运算。仿真结果表明:复合制动方式能大大提高下坡制动性能同时回收制动能量;在高速工况下制动时,马达变排量控制方式能够提高液压再生制动扭矩,从而减少制动距离和磨损。复合制动系统能有效地调节轨道车下坡速度,保证车辆安全性。     

高转速差车用湿式离合器带排转矩特性研究

车用湿式离合器的带排工况对车辆传动系统效率影响很大,过去建立的模型无法计算高转速差区域及不同摩擦片沟槽形式的带排转矩。以车用湿式离合器为研究对象,建立考虑离心力的修正雷诺方程,同时建立能够包含沟槽形式信息的三维求解区域,求解过程中考虑润滑油压力沿摩擦片周向的压力分布梯度,采用有限体积法进行求解。在计算带排转矩时采用新的求解方法,通过已知的供给流量和转速差经过压力分布求解获得润滑油膜的等效外半径,进而求得带排转矩。在更宽广的转速差范围内进行计算结果与试验结果的对比,两者基本吻合。研究不同沟槽深度、不同沟槽槽占比、润滑油流量和沟槽数目对离合器带排转矩特性的影响规律。研究结果表明,带排转矩随沟槽深度的增大而减小、随槽占比的增大而减小、随润滑油流量的增大而增大、随沟槽数目的增大而减小。     

精密定位系统的摩擦力建模与补偿

为了提高由直线电机驱动的精密定位系统的定位精度,建立了优化Stribeck摩擦模型,对摩擦力这一影响定位精度的主要因素进行补偿。首先,对于传统的Stribeck摩擦模型进行优化,采用改进的最小二乘算法对模型参数进行辨识。然后,对所建立的摩擦模型补偿算法进行仿真并与扰动观测器的补偿算法进行比较,发现前者速度比后者速度在补偿后提高了4.33%,对摩擦力具有更好的补偿效果。最后,在大行程二维精密定位平台上进行验证,根据平台能够达到的最大速度定义0.005 m/s为低速运动,0.05 m/s为高速运动,在这两种速度下进行实验,并与基于库仑摩擦前馈补偿模型比较。实验结果表明：精密定位平台在速度为0.005 m/s的低速运动时,优化模型的跟随误差减小了67.67%;在速度为0.05 m/s的高速运动时,优化模型的跟随误差减小了51.63%,验证了优化Stribeck摩擦模型补偿算法的有效性。本文提出的优化Stribeck摩擦模型可用于提高由直线电机驱动的精密定位系统的定位精度。     

Dynamic behavior analysis of spur gears with constant & variable excitations considering sliding friction influence

A new analytical model of a spur gear system with sliding friction is presented. Unlike previous models, the excitation consists of two parts: the rotational driving speed of the pinion and the drag torque acting on the gear. The proposed model was validated with the finite element model. Using numerical method, the steady state resolutions was obtained to mainly demonstrate the nonlinear characteristics under both constant and variable excitations. The results obtained illustrate that sliding friction could introduce additional vibration. Moreover, the sliding friction even could decrease the dynamic transmission errors under proper operation condition. Further, the bifurcation diagram was plotted to show the influence of the rotational driving speed of the pinion on the dynamical characteristic of the gear system. Finally, the fluctuated excitation was used to exhibit their different effects on the gear system, which should form the basis of further analytical and experimental work in the gear dynamic area.     

Estimation of Road Friction Coefficient in Different Road Conditions Based on Vehicle Braking Dynamics

The accurate estimation of road friction coefficient in the active safety control system has become increasingly prominent. Most previous studies on road friction estimation have only used vehicle longitudinal or lateral dynamics and often ignored the load transfer, which tends to cause inaccurate of the actual road friction coefficient. A novel method considering load transfer of front and rear axles is proposed to estimate road friction coefficient based on braking dynamic model of two-wheeled vehicle. Sliding mode control technique is used to build the ideal braking torque controller, which control target is to control the actual wheel slip ratio of front and rear wheels tracking the ideal wheel slip ratio. In order to eliminate the chattering problem of the sliding mode controller, integral switching surface is used to design the sliding mode surface. A second order linear extended state observer is designed to observe road friction coefficient based on wheel speed and braking torque of front and rear wheels.The proposed road friction coefficient estimation schemes are evaluated by simulation in ADAMS/Car. The results show that the estimated values can well agree with the actual values in different road conditions. The observer can estimate road friction coefficient exactly in real-time andresist external disturbance. The proposed research provides a novel method to estimate road friction coefficient with strong robustness and more accurate.     

发动机制动 行车安全的标志

现代汽车的功率越来越大，车速越来越高，车辆内部的摩擦损失越来越小，这就意味着车辆自身的减速能力降低；同时，由于车辆总质量的增加，尤其是重卡，仅仅依靠汽车自身的主制动系统已经不能满足车辆高速重载条件下的制动需求。为了保证其安全性能，必须增加辅助制动器，     

汽车车轮模型的开发与仿真验证

针对现有轮胎模型应用中存在的不足,开发了考虑气胎弹性的汽车车轮模型。模型用六向弹簧阻尼器模拟了气胎的弹性,并为接地印迹块外力计算创造了条件,接地印迹块与地面的接触摩擦采用动静摩擦分离的建模方法进行建模,准确计算了车辆在零速度附近的受力。通过对零速度工况、原地转向工况、转向小干扰工况、操纵稳定性工况的仿真,验证了模型的正确性。