履带车辆动态转向过程的仿真模型

本文基于履带车辆转向动力学和发动机动态工作过程,建立了履带车辆动态转向过程的仿真模型。对一台装有二级行星转向机构的履带车辆转向过程的实例仿真显示,该仿真模型可以反映车辆动态转向中主要性能参数随时间的变化历程,为履带车辆动态转向过程的研究提供理论分析依据。     

履带车辆行进间射击的随机响应研究

以某履带车辆为研究对象,基于多体动力学理论建立了履带车辆动力学模型和火炮发射动力学模型,用该仿真模型计算分析了随机路面和后坐载荷激励下车辆的动态响应.结果表明:该动力学模型及其仿真计算能够较为准确地反映履带车辆行进间的射击状态,为武器系统与底盘的匹配计算提供技术参考.     

基于代理模型进化的履带车辆动力学参数优化

为解决履带车辆动力学优化过程因代理模型构建和应用的不足而导致的参数寻优精度和效率不高的问题,提出基于代理模型进化的参数优化方法,将优化迭代和代理模型动态构建相融合,来降低仿真模型调用次数和提高优化效率。根据车辆几何拓扑结构,构建考虑履带包络效应的车辆多体动力学模型;提出优化设计变量空间的3层子空间划分方法,以及具有空间聚焦、空间约简和跳出局部寻优的多级模糊聚类空间约简方法,实现设计参数在3层子空间的高效缩减。以履带车辆多体动力学模型参数优化过程为例进行应用验证。研究结果表明：在3种路况下的履带车辆多体动力学优化过程降低仿真模型调用次数最高可达85%;表征履带车辆行进特性的综合性能指标分别提升约32.4%、24.5%、20.4%。证明了新方法可有效提高动力学模型的优化效率和精度。     

基于传感布置优化的履带车辆振动测试系统

针对大型结构振动测试传感布置优化问题,开发了集传感布置优化于一体的履带车辆振动测试系统。基于传感布置优化理论,提出一种惯性权值协同学习因子非线性动态调整粒子群优化算法;通过履带车辆有限元模态分析,获取节点不同阶模态振型值,依据模态置信准则开展履带车辆振动测试加速度传感布置优化计算;采用MATLAB和LabView混合编程搭建振动测试系统,开展履带车辆行进速度15 km/h的戈壁路、砂石路、铺面路以及起伏路4种典型路面谱激励下的车身振动测试试验。研究结果表明,试验测得的振动加速度最大值、最小值、均值以及均方根值与商用LabGenius振动测试软件结果基本一致,误差小于1%,验证了传感布置优化计算结果有效性及测试系统功能可行性,可为履带车辆振动测试传感优化及测试系统设计提供理论基础和实践指导。     

基于蚁群优化算法的相控阵天线随机馈相方案的优化

为了降低相控阵天线的峰值副瓣电平,提高相控阵天线的抗干扰性能,以泰勒幅度加权的线阵为例,分析了随机馈相的数学模型,并基于蚁群优化算法提出了针对相控阵天线随机馈相的优化算法,并进行了仿真实验验证。仿真结果表明,采用优化后的随机馈相方案,相控阵天线的峰值副瓣电平相比优化前降低了8 dB以上。此外,所提出的优化算法经过200次左右的迭代即接近于最终的优化结果,具有较好的收敛性能。     

基于粒子群优化算法PID参数优化的双电机耦合驱动履带车辆转向控制

针对电驱动履带车辆转向灵敏度不高、控制精度难的问题进行转向控制策略研究,对双电机耦合驱动履带车辆开展动力学分析,利用数学仿真软件建立转向动力学模型。设计一种基于粒子群优化算法对比例-微分-积分控制器(Proportional-Integral-Differential controller, PID)参数优化的转向控制策略,以改进型时间乘绝对误差积分指标为粒子群优化算法目标函数,对PID转向控制策略中的控制参数进行实时优化,动态调节控制参数,实现车辆转向控制系统优化输出。利用硬件在环仿真平台和实车试验,对控制策略进行仿真和实车试验验证,试验结果验证了控制策略的有效性。     

基于双参数自适应优化的无人履带车辆轨迹跟踪控制

为解决定参数轨迹跟踪控制器工况适应性差的问题,基于改进粒子群优化(IPSO)、多层感知机(MLP)算法,设计一种双参数自适应优化的无人履带车辆轨迹跟踪控制算法。离线状态下,基于采集的实车数据,以轨迹跟踪的高精度、高稳定性、低时间成本为目标,利用IPSO算法构建了不同运动基元下的最优参数组合数据集,并以运动基元类型和车速等为特征向量,控制时域长度、时间步长为标签,采用学习率自适应优化算法完成MLP神经网络模型的训练。在线状态下,根据规划层下发的轨迹信息和车辆状态反馈信息,由MLP神经网络输出预测的最优控制时域长度和控制时间步长,作为双参数输入到模型预测控制算法中,完成自适应轨迹跟踪控制。基于ROS-VREP的联合仿真和基于双侧独立电驱动履带平台进行实车试验。研究结果表明,在包含大曲率转向的综合工况下,与相同计算时间成本的定参数轨迹跟踪控制算法相比,所设计的轨迹跟踪控制器横向偏差均值、航向偏差均值以及转角变化率均值分别降低了30.5%、17.2%、7.8%,证明了算法的可行性和有效性。     

基于双层驾驶员模型的履带车辆纵向与横向协同跟踪控制方法

为解决基于离合器转向机速差转向履带车辆的路径跟踪控制问题,采用一种基于双层驾驶员模型的纵向与横向协同跟踪控制方法,以实现对期望路径的跟踪控制。第1层驾驶员模型以高斯混合隐马尔可夫模型为基础,以期望跟踪轨迹为输入,实现对转向模式序列的预测输出及切换控制,其中转向模式包括直驶模式、行进间转向模式与原地转向模式;第2层驾驶员模型以模糊逻辑来表征行进间转向模式下经验驾驶员纵向与横向控制配合规律,并最终依据期望航向校正偏差生成纵向、横向控制量。试验结果表明,上述控制算法能够有效地利用驾驶员的先验经验,解决车辆纵向与横向强耦合特性及转向不确定性给跟踪控制系统带来的挑战,最终实现车辆在特定场景下轨迹跟踪误差小于1.0 m的路径跟踪控制。     

基于模型预测控制的无人驾驶履带车辆轨迹跟踪方法研究

无人驾驶履带车辆的轨迹跟踪面临着系统不确定性和外界干扰等难以克服的不利因素。针对这一问题,通过研究履带车辆的滑动转向特性,建立了基于瞬时转向中心的履带车辆运动学模型。同时,针对参考路径是离散路点序列的特点,提出了一种基于3次Bezier曲线的参考路径自适应拟合方法,在实现路径平滑基础上提供道路的曲率信息。考虑到模型不确定性和外界干扰对轨迹跟踪精度的影响,设计了基于模型预测控制的轨迹跟踪控制器,并引入反馈校正,系统地处理无人驾驶履带车辆建模误差、环境约束以及执行机构约束。实车试验结果表明,该方法可以有效地抑制系统不确性和外界干扰的影响,实现无人驾驶履带车辆高精度的轨迹跟踪控制。     

基于MPC-MFAC的双侧独立电驱动无人履带车辆轨迹跟踪控制

简化模型带来的模型失配以及外部环境不确定性是导致轨迹跟踪误差的主要原因,尤其对于无人履带车辆,其复杂的物理特性和工作环境更放大了两大因素的不利影响。针对该问题,将基于模型和基于数据的控制方法结合起来,提出一种基于模型预测控制结合无模型自适应控制补偿的双侧独立电驱动无人履带车辆轨迹跟踪控制方法。在平衡建模准确度和求解耗时的基础上,利用模型预测控制进行前馈求解。针对模型预测控制中简化模型与车辆实际模型之间必然存在的差异以及环境不确定性,基于动态跟踪效果构建无模型自适应控制算法进行补偿,即利用车辆实际轨迹与模型预测所得轨迹之间的误差,对模型预测控制求解的两侧履带速度控制量进行实时修正。仿真实验结果表明,该方法能够在一定程度上抑制系统内外部不确定因素的影响,提高动态环境下双侧独立电驱动无人履带车辆轨迹跟踪控制的精度。     

一种测定履带车辆行驶地面性质参数的新方法

车辆行驶地面性质参数只能够用实验的方法测定,传统的实验方法操作复杂,具有很大的局限性。利用一套专用的测量装置,通过直接测量履带车辆两侧主动轮输出转矩的方法,计算获得履带车辆行驶地面性质的参数值。采用此方法对某型履带车辆在一定地面条件下的地面性质参数进行了测定和计算,获得较为理想的结果。     

轮式车辆麦弗逊悬架转向梯形断开点位置优化设计

运用多刚体系统动力学中R-W方法,建立了轮式车辆麦弗逊悬架和转向系统运动方程,导出了系统关联矩阵、通路矩阵、体铰矢量矩阵以及系统约束方程。在此基础上建立了麦弗逊悬架转向梯形断开点位置优化模型。在优化模型中,根据转向要求创建出了一种权重函数,从而可以获得最佳的优化效果。     

车辆电控空气悬挂结构优化模型与优化设计方法研究

针对悬挂结构及参数设计不合理导致的刚度曲线不理想、车辆姿态不一、调节困难等问题,在分析车辆电控空气悬挂特性指标、影响因素、约束条件基础上,提出了满足设计要求的电控空气悬挂特性优化设计规则与评价方法。建立多目标的悬挂结构优化目标模型,并对其结构及参数进行优化设计。研究结果表明：基于多目标电控空气悬挂结构优化目标模型、优化规则与评价方法,体现了前期悬挂设计与后期实车行驶的多方面要求;结构优化规则与评价方法科学、可行,适用于摆动缸与固定缸式油气悬挂的结构优化设计与评价。     

末敏弹刚柔耦合系统动力学模型及仿真

基于Kane方法建立了末敏弹附柔耦合系统动力学模型并进行了仿真计算。模型将降落伞处理为柔性体,并用模态展开法表达降落伞的弹性位移,用混合坐标来秦达降落伞的位置,进行末敏弹系统的运动学分析。选取与末敏弹系统姿态相关的.10个广义坐标,引入偏速度,分别推导相应的广义惯性力、广义主动カ和广义内力。根据Kane方法的多柔体动力学理论,建立了10自由度的末敏弹系统刚柔两体动力学方程。利用该模型,用MATLAB进行编程计算,得到了某型末敏弹系统稳态扫描段的弹道结果,为末敏弹系统的总体设计提供参考。     

基于试验设计和响应面近似的高超声速巡航飞行器多学科设计优化

建立了基于试验设计理论和响应面近似的超燃冲压发动机推进的高超声速巡航飞行器多学科设计优化方法。首先建立外形尺寸、质量估算、气动力性能、气动热性能和推进性能学科的分析模型。模型考虑了学科间的耦合效应，结合弹道方程，形成了飞行器的总体性能模型。然后分别采用D—Optimal设计、Taguchi设计和均匀设计选择设计点，通过多机并行计算完成高超声速巡航飞行器性能分析。根据分析结果，构造响应面近似模型。通过响应面近似模型的优化，完成了高超声速巡航飞行器的多学科设计优化。计算表明，基于试验设计的多学科设计优化方法可以用于高超声速巡航飞行器的优化设计。     

射流侵彻混凝土靶的靶体阻カ计算模型与数值模拟研究

针对混凝土材料特性,应用球形空腔膨胀理论,得到了靶体阻力计算模型。通过与实验对比,验证了靶体阻力模型的可靠性。应用AUTODYN-2D程序对不同药型罩锥角条件下的射流形成以及射流侵彻混凝土靶过程进行了数值模拟。通过与闪光X射线高速摄影测量结果的对比,验证了聚能射流形成数值仿真结果的可靠性。通过数值仿真得到射流速度分布,从而得到虚拟原点位置。将数值仿真得到的侵彻空腔孔型与理论分析结果进行对比,二者吻合得很好。结果表明,应用本文空腔膨胀模型计算混凝土靶体阻力是可行的、可靠的。     

基于概率模型的攻防效能估算与仿真分析

建立了一个用于计算弹道导弹突防效能的概率模型,根据导弹攻防对抗中以事件概率、而非以具体结果为指标的评判方式,估算实现突防目的所需要的弹道导弹数量,考虑防御系统的可靠性问题,以及弹头可能采取的对抗措施。最后通过仿真实验的方法予以验证,并对结果进行分析,为实际作战部署和规划提供有价值的参考。     

Intelligent Layout Method of the Powerhouse for Tank & Armored Vehicles Based on 3-Dimensional Rectangular Packing Theory

Probes into a new and effective method in arranging the powerhouses of tank & armored vehicles. Theory and method of 3-dimensional rectangular packing are adapted to arrange effectively almost all the systems and components in the powerhouse of the vehicle, thus the study can be regarded as an attempt for the theory's engineering applications in the field of tank & armored vehicle design. It is proved that most parts of the solutions attained are reasonable, and some of the solutions are innovative.