基于自适应模型预测的无人车跟踪控制方法研究

针对避障工况下现有控制方法难以同时满足跟踪精度和稳定性的问题，设计了一种考虑滑移约束的自适应模型预测控制方法，能够在不同避障工况自适应匹配最优时域参数和稳态转角约束，提高控制器的适应能力和动态响应性能。首先由实验测试获取优化的时域参数表，并综合考虑滑移边界内的稳态转角约束，设计参数自适应机制，然后在联合仿真平台进行了双移线工况的仿真实验来模拟避障场景，验证了所设计的自适应模型预测控制器的有效性，最后基于实车平台进行了实际避障场景的路径跟踪实验。实验结果表明，与传统模型预测控制相比，所设计的自适应模型预测控制器在跟踪精度和稳定性方面都有较大改善。     

轴对称矢量喷管内外流场的数值模拟

在同一偏转角度下,随着喷管压比的增大,推力系数先减后增再减小,而矢量角先增大再减小;在相同喷管压比下,矢量角与喷管偏转角呈线性关系.利用数值计算结果和人工神经网络,建立该轴对称矢量喷管的性能预测模型,喷管性能预测结果与计算值吻合较好,从而验证了该模型的有效性,为减少计算和试验点数节省经费和时间提供了有效的途径.     

大流量工况高比转速潜水排污泵空化性能分析及优化

为提升高比转速潜水排污泵在大流量工况下的空化性能,通过增大叶片进口安放角、减小包角的同时前移叶片进口边的方法,在不改变叶轮外形尺寸的基础上对叶轮叶片进行优化。基于CFD数值计算,预测了3个流量工况下的优化方案(方案二)高比转速潜水排污泵的外特性性能和空化性能,并与原有方案(方案一)的性能进行了对比分析。结果表明:随着空化余量的降低,叶轮进口边附近逐渐产生低压区,主要集中在叶片进口边背面。在叶轮外形尺寸不改变的基础上,增大叶片进口安放角、减小包角的同时前移叶片进口边,不仅可以提高高比转速潜水排污泵的外特性性能,还可以提高大流量工况时的空化性能。在流量为1 500 m~3/h时,必需空化余量仅为5.37m,比原有方案的空化性能提升了6.24m。     

基于T-S模糊变权重MPC的智能车轨迹跟踪控制

为了协调智能驾驶车辆的轨迹跟踪精确性和稳定性,提高控制算法对不同工况的自适应能力,提出基于Takagi-Sugeno模糊变权重模型预测控制(Takagi-Sugeno fuzzy model predictive control,T-S FMPC)的轨迹跟踪控制策略。以前轮转角为控制变量建立MPC控制,并以实时横向位移误差和横摆角误差为模糊输入,通过T-S模糊控制在线优化MPC目标函数权重,协调权重矩阵对轨迹跟踪精确性和稳定性的影响。基于Carsim建立分布式驱动电动汽车的整车动力学模型,基于Simulink建立控制策略,通过双移线工况仿真及实车试验,验证了所提控制策略的有效性。仿真结果表明,相比于传统MPC控制,所提出的T-S模糊变权重MPC控制可降低横向位移误差达62.24%,有效提高轨迹跟踪精度;并且可使前轮转角波动减小37.46%、横摆角误差减小84.19%,显著增强轨迹跟踪稳定性;试验结果表明,在20 km/h、沥青路面双移线工况下,横向位移误差在0.12 m以内,横摆角误差在1°以内,且前轮转角控制曲线平滑,说明所提算法具有良好的控制效果和实用性。     

大轴重机车牵引杆参数对动力学性能影响

为研发30t大轴重电力机车,研究了推挽式低位牵引杆各项参数对轮重减载率、车体平稳性和脱轨系数等动力学性能的影响。采用多体动力学软件SIMPACK建立2B0机车动力学模型。分析了车辆的直线与曲线通过性能。结果表明直线工况下牵引杆转角对车体垂向平稳性影响较大;曲线工况下随着牵引杆转角的增大导向轮对轮重减载率迅速降低,且变化的斜率随牵引杆长度增加而变大;小半径曲线工况下脱轨系数和轮轨横向力受牵引杆参数影响较小。     

线控转向车辆可变角传动比特性的研究

针对线控车辆的操控性能改善问题,对线控转向系统可变角传动比特性的优化设计方法进行了研究。基于客观的车辆操纵稳定性指标多目标评价函数,结合"驾驶员-车-路"闭环系统双移线工况仿真实验结果分析,确定了不同车速对应的最优角传动比;在此基础上,考虑车辆非线性横摆角速度增益特性对驾驶员转向操作的不利影响,分析了角传动比随转向盘转角变化的特性;对固定角传动比系统和可变角传动比系统的线控车辆,分别进行了双纽线和双移线两种典型转向工况下的仿真对比实验。实验及研究结果表明:相比于传统固定角传动比系统,具有角传动比可变优化特性的转向系统不仅能改善车辆低速转向灵敏性和中高速路径跟随性能,还能有效减小驾驶员的转向操作负担。     

PDC钻头主要几何参数的优化研究

PDC切削齿工作角由切削齿的齿前角和侧转角决定的,且工作角对切削齿切削效率和工作性能有着重要的影响.因而如何科学地设计切削齿的齿前角和侧转角在PDC钻头设计中是十分重要的内容.运用有限元软件参数化建模技术,对PDC钻头切削齿的齿前角、侧转角做了优化分析.从不同应用方面考虑,对这两个主要几何参数分别进行了单参数和双参数优化分析,得出了不同使用条件下的最优值,为钻头的合理设计提供了理论依据.     

串列式双级轴流泵性能的数值模拟

为了揭示串列泵的内部流动机理及其能量特性,采用两个具有试验结果的轴流式叶轮和一新设计的导叶串联组成了一串列式轴流泵模型。应用Pro-E对该串列泵进行三维实体造型,用数值模拟的方法计算泵内的流场。数值计算采用NUMECA商业软件。在不同的工况条件下获得前后叶轮内部的速度矢量分布。基于流场计算结果,预测包括扬程、效率和轴功率在内的串列泵性能。将数值计算的结果与原叶轮的试验结果进行对比并与首级叶轮比较,串列轴流泵次级叶轮压力面和吸力面的速度具有较大的差值。与一般的轴流泵比较,串列式轴流泵具有比较宽的高效区,最优工况点向大流量区域偏移,其轴功率不再像普通轴流泵那样随流量的增加而减小。为了分析前后叶轮的相互作用,预测不同的后叶轮叶片偏转角条件下的串列泵性能,结果表明后叶轮的叶片偏转角对串列泵性能有重大的影响。     

电磁谐振式无线供电技术传输性能研究

在谐振条件下对无线供电系统初、次级绕组相对位置(气隙、中心偏移量和偏转角)变化时对传输性能的影响进行了实验研究。结果表明,气隙和中心偏移量越小,系统的传输性能越好,偏转角较小时对系统的影响较小,只有当偏转角增大到接近90°时,系统传输性能才会受到显著影响。     

全时四轮驱动车动力分配比的分析及仿真

建立了全时四轮驱动车在直线行驶和转弯时的力学模型,通过汽车行驶受力图分析了直线和转弯时的运动性能,主要包括在不同动力分配比下的直线加速、爬坡和转弯性能,计算了每种工况下的最佳动力分配。然后使用相平面法判断车辆的稳定性,对在不同转向角时的侧偏和横摆的收敛性进行分析,并且通过建立约束方程,找到在一定车速和一定转角时的驱动力范围。最后在ADAMS中建立了汽车模型,并将计算结果进行仿真和理论结果相比得出最优动力分配比。     

燃气热泵(GHP)系统热泵运行时的数值模拟研究

通过建立天然气发动机驱动热泵系统的数学模型,研究了供热工况下,点火提前角、压缩比、过量空气系数、发动机转速等参数对天然气发动机及整个热泵系统运行性能的影响,为天然气发动机的优化设计提供一定的理论依据,并且预测了燃气热泵的性能,证明了该系统具有较好的部分负荷特性.     

离心通风机非设计工况下性能预测方法综述

结合ＣＡＤ工作的开展，阐述了离心通风机非设计工况下性能预测的理论和统计分析两种方法。得出了只有将这两种方法有机地结合起来，才能更好地预测非设计工况下的通风机性能的结论。     

润滑油参数对角接触球轴承动力学特性的影响

考虑弹流润滑作用建立了角接触球轴承动力学分析模型,并以7004角接触球轴承为例,分析了润滑油参数对轴承动力学特性的影响。结果表明:在理想工况下,润滑油黏度对轴承加速过程影响较大;在实际工况下,润滑油初始黏度增大,轴承加速性能降低,在相同黏度下,密度增大,轴承加速性能也会降低。     

车辆后轮转向系统控制策略研究与测试

后轮转向系统通过主动改变车辆后轮转角,改变车辆的转弯半径,提升车辆低速行驶工况下的敏捷性以及高速行驶工况下稳定性。针对主动后轮转向系统控制策略展开研究,分析了不同工况下车辆对后轮转向的控制需求,以提升驾驶体验为目标,提出采用模型控制与逻辑门限控制相结合的后轮转向控制策略。最后通过实车对比测试,验证车辆在起步制动工况,低速蛇形工况以及高速紧急避障三种典型工况下,后轮转向系统对整车性能提升。     

汽车附加转向角实时观测分析与建模试验

目前对汽车附加转向角的研究主要基于观测的侧向加速度信息对其进行估计,观测精度在极限工况下不能满足汽车稳定性实时控制需要。因此,采用试验分析和建模的方法展开研究,首先基于ADAMS/Car软件建立某乘用车多体动力学整车模型,通过实车稳态回转试验数据验证了模型的精确性。基于该平台量化分析不同工况下附加转向角的影响因素。采用ε-SVR算法建立附加转向角预测模型,输入矢量主要为稳定性控制系统(Stability control system,ESC)配置传感器信息,采用典型蛇形试验和FMVSS 126试验数据分别对模型进行学习和泛化性能测试。测试结果表明,汽车侧向加速度是影响汽车附加转向角最主要因素(数量级达1°),其次是汽车纵向加减速度和路面幅值(数量级达0.3°);建立模型的预测精度和计算实时性均能满足ESC实时控制要求。拓展了极限工况下汽车附加转向角精确观测方法。     

线控转向系统的前轮转角跟踪策略研究

研究通过对线控转向系统进行主动控制,可靠并准确地得到期望的前轮转角。基于建立的线控转向系统数学模型,使用非线性自回归模型确定其系统参数,设计内模控制器跟踪车辆的期望运动状态。通过开环和闭环试验,对控制器在典型的驾驶工况下的有效性进行了验证。通过与PID控制器的结果对比,证明所设计的内模控制器能提供更好的控制性能。为减少驾驶员的操纵负担并确保车辆在不同行驶条件下的稳定性,根据不同工况下的测试结果提出基于增益不变的变角传动比控制策略,并设计了滑模控制器跟踪期望横摆角以实现主动转向。通过对内模和滑模控制器的联合仿真结果表明,所设计的控制器可实现期望横摆角度的精确跟踪,显著提高车辆的操纵灵活性和稳定性。     

点火角对小排量增压汽油机燃烧特性的影响研究

对465Q汽油机进行废气涡轮增压改造,研究点火角对增压后发动机燃烧特性的影响。随点火角的增大,缸内最高压力和压升率峰值都增大,其对应的曲轴转角提前,燃烧循环变动改善;每个工况下,都存在一个最佳的点火角,使发动机的功率最大,燃油消耗率最低。在最佳点火角附近,点火角每调整5°,动力性和经济性变动幅度在4%左右。     

汽车液压助力转向系统对操纵稳定性影响的试验研究

课题组在定远试验场进行了汽车液压助力转向系统在角阶跃输入和角脉冲输入下对操纵稳定性影响的试验研究.试验获得了在转角阶跃和转角脉冲输入下液压助力转向系统各参数的时域响应,研究表明汽车液压助力转向系统在角阶跃和角脉冲输入下具有一定的时间延迟,影响汽车的操纵稳定性.     

基于转角补偿的智能车辆循迹控制系统

文中提出了一种转角补偿智能车辆循迹控制系统。系统由纯追踪控制器和转角补偿控制器组成。PP控制器直接控制车辆跟踪路径;转角补偿控制器基于PI控制理论,综合考虑行驶偏差及道路曲率进行转向角补偿,其参数采用模糊控制理论实现自适应调节,进一步改善系统跟踪性能。仿真和试验结果表明:较于传统PP循迹系统,该系统在不同车速下横向偏差峰值降低了50%以上,方向偏差峰值降低了20%以上,路径跟踪性能显著提升。     

涡轮增压柴油机修后试验及性能仿真

本文在维修涡轮增压器主机时,针对水下特殊工况条件下的性能进行了仿真计算并与台架试验结果进行了验证。特别是对柴油机在高真空、高背压及负载突变等特殊工况下的性能计算预测,与试验台架数据相比较取得了令人满意的结果。计算结果对柴油机的维修、性能预测及管理使用具有较大的指导作用。