侧风干扰下主动油气悬架车辆行驶稳定性研究

侧风作用影响汽车行驶的稳定性,通过侧风描述,基于虚拟仿真技术,利用ADAMS/Car分析运动特性,并且建立LQG主动控制器,研究悬架特性对汽车侧风稳定性的影响,实验发现采用主动油气悬架技术改善汽车侧风稳定性的可行性,为进一步的研究与设计提供了依据.     

随机风作用下高速列车的非定常气动载荷

为研究随机风作用下高速列车的非定常气动载荷,基于COOPER理论和谐波叠加法计算随高速列车移动的点的脉动风,分析车速和平均风速对量纲一功率谱密度的影响。采用计算流体动力学方法数值计算气动载荷系数随侧偏角的变化规律,研究随机风作用下高速列车非定常气动载荷的计算方法,并推导出非定常气动载荷的概率分布特性。通过仿真分析车速为200～400 km/h,平均风速为10～35 m/s时的脉动风和非定常气动载荷发现,量纲一功率谱密度随车速的增加往高频部分移动,平均风速的变化对其影响较小;平均风速对脉动风速的影响大于车速对脉动风速的影响;当考虑侧偏角的变化时,计算得到的非定常气动载荷的波动增大;采用准定常法和改进准定常法计算得到的非定常气动载荷具有随机过程的遍历性,而采用权重函数法及改进权重函数法计算得到的非定常气动载荷不具有随机过程的遍历性。     

干扰环境下的控制系统扰动建模与仿真

自动控制中工程设计方法就是在原系统上配合合适的串联校正装置并将其校正成典型系统,在扰动干扰信号作用下,对于一个随动系统会引起跟踪上的误差,产生不稳定性。本文对风力矩作用下的雷达接收系统建立数学模型,适当选择结构参数,设计PI控制器并对控制系统进行仿真,是一种在自动控制中工程设计的有效实用的方法。     

干扰环境下的控制系统扰动建摸与仿真

自动控制中工程设计方法就是在原系统上配合合适的串联校正装置并将其校正或典型系统，在扰动干扰信号作用下，对于一个随动系统会引起跟踪上的误差，产生不稳定性。本文对风力矩作用下的雷达接收系统建立数学模型，适当选择结构参数，设计PI控制器并对控制系统进行仿真，是一种在自动控制中工程设计的有效实用的方法。     

高速汽车侧风稳定性的虚拟试验研究

通过对侧风稳定性试验研究,探求一种有效的虚拟试验方法,为汽车设计时提高侧风作用下高速行驶汽车的操纵稳定性提供理论依据。利用ADAMS软件建立了相应的动力学模型,对侧向气动力进行了较好的模拟,首次计及整个过程中风压中心的漂移,得到与试验数据趋于吻合的仿真结果。据仿真结果,提出了改善汽车侧风稳定性的措施。     

基于离散气动系数的轿车瞬态侧风稳定性研究

建立了在侧风作用一般情形下的汽车运动矢量关系,利用ADAMS Car建立了完整的轿车多体动力学模型;在整车外流场初步分析的基础上,利用该矢量关系将离散的气动六分力系数转化为侧风工况下的连续气动载荷,根据车身横摆角进行了数值拟合实时加载;按照ESV规范的要求进行了瞬态侧风稳定性仿真,探讨了气动载荷简化对侧风稳定性的影响规律,定量仿真的结果与外流场定性分析的结果一致,证明了该方法正确可靠。     

风压中心位置对汽车侧风稳定性影响的虚拟试验分析

在ADAMS环境下以某款微型车为工程实例，建立了多自由度的整车动力学模型，给出了侧风稳定性分析的虚拟试验技术，使汽车侧风稳定性的虚拟试验成为可能。分析了侧向阵风条件下风压中心的位置变化对高速行驶车辆操稳性的影响，并考虑了汽车驶进、驶离侧风区域阶段风压中心的变化，定量地求出了当风压中心作用点在纵向沿汽车重心之后300mm、垂向低于重心50mm时，驾驶员对汽车行驶轨迹的修正接近于零。     

高速列车横风作用下的非定常气动载荷计算模拟

为模拟横风环境下高速列车所受气动载荷,选择Karman修正风速谱为目标谱,采用线性滤波法（AR模型）模拟了随列车移动点的脉动风速时程。基于风速风压关系,分析了气动载荷的计算方法,引入气动导纳函数,计算了高速列车横风作用下的非定常气动载荷,最后通过MATLAB编程实现非定常气动力的模拟。通过对列车运行速度70 m/s、平均风速为25 m/s工况下的脉动风速及非定常气动力的计算模拟,结果表明,风速时程能量主要集中在0~3 Hz频域段,与列车系统固有的一些振动频率相近,存在引起列车系统共振、引发倾覆事件的可能。     

不同侧风工况下汽车稳定性双向耦合研究

为了研究汽车在自然侧风环境下的稳定性,建立了汽车空气动力学与汽车多体系统动力学的实时双向耦合仿真系统,并通过风洞试验验证了空气动力学模拟方法的准确性,通过调整风压中心的方法分析了汽车多体系统动力学模型的鲁棒性。采用动边界方法对ISO12021汽车侧风稳定性试验工况进行了单向和双向耦合分析研究,并将汽车在标准工况下的侧风稳定性模拟结果与自然侧风模拟结果进行对比分析。研究结果表明：汽车在标准侧风工况下的车身姿态变化会反过来影响汽车周围流场的变化,特别是底部流场和背风侧流场,汽车在侧风下的运动同时受侧风和悬架的共同作用,对汽车侧风稳定性的研究需要采用双向耦合分析方法;相较于标准侧风,自然侧风对汽车周围流场的作用更加迅速和不稳定,峰值气动侧力和横摆力矩使汽车稳定性较标准侧风更差。对汽车侧风稳定性的评价需要综合考虑不同侧风工况的影响。     

气动干扰下的Hex-Rotor无人飞行器控制器及其飞行实验

分析了气流扰动、翼间干扰等因素对飞行中的无人飞行器的控制精度和效果产生的影响,并给出了相应的解决方法。建立了Hex-Rotor飞行器的动力学模型,分析了升力因子不确定性导致飞行器控制效果下降的影响因素。设计了反演滑模控制器来控制飞行器的空间六自由度运动,同时考虑升力因子的不确定性采用超螺旋非线性观测器观测各个旋翼的升力因子来克服气动干扰的影响。通过原型机验证了提出的方法,结果显示:Hex-Rotor飞行器在气动干扰较大的外部环境中飞行时,水平位移跟踪误差不超过±4.5m,高度误差不超过±2.5m,姿态角度误差保持在±2°内,较大地增强了飞行器的抗扰能力。结果表明:采用本文的方法可以有效地估计各个旋翼的升力因子,从而提高Hex-Rotor飞行器的控制精度和效果。     

风力机塔筒在风-地震耦合作用下的非线性时程分析

为了研究一个典型的风力机塔筒在风-地震耦合作用下的结构性能。通过有限元软件ABAQUS建立塔筒的精细模型,并对其进行非线性时程分析。其中,风载荷基于IECKaimal谱,根据叶素动量理论(BEM),由风力机载荷计算软件Ashes输出叶片载荷;且将运行状态分为正常运行与故障运行。同时,为了研究不同周期地震波作用下塔筒的结构响应以及失效形式,将地震运动分为两组,一组为短周期地震,另一组为长周期地震。研究发现在风-地震耦合作用下塑性铰首先出现在风力机塔分段连接处,这与风单独作用时失效位置相同;且在短周期地震作用下一旦形成塑性铰将很快导致塔筒整体倒塌;当地震波峰值加速度(PGA)相近时,长周期地震对运行中风力机塔的结构性能影响较大。