减速带激励下汽车的非线性振动特性分析

研究了在减速带激励下具有磁流变阻尼器悬架系统汽车的非线性动力学行为.汽车采用七自由度模型,磁流变阻尼器采用Sigmoid模型.根据第二类Lagrange方程建立了汽车振动微分方程,并采用四阶Runge-Kutta法进行了数值仿真.首先以减速带高度为参数对汽车运动进行分岔分析,然后通过时间历程图、相位图、Poincaré截面分析了汽车在不同减速带高度时所呈现的不同运动形式,得到了系统发生混沌运动时减速带的高度范围,并分析了系统经拟周期运动通向混沌运动的途径.研究结果为汽车平顺性控制和安全性设计提供了理论指导.     

时滞在磁流变主动控制系统中的影响

在分析磁流变阻尼器的时滞特征,时滞对单自由度磁流变控制系统影响基础上,将磁流变阻尼器应用于高速机车系统的振动控制中.从理论角度分析了基于磁流变阻尼器的四分之一机车系统在主动控制下的时滞问题,并进一步探讨了主动控制下时滞对高速机车系统整车悬挂系统的影响.仿真分析了高速机车系统整车模型应用磁流变阻尼器后,在主动控制下的时滞影响.结果表明,能够快速反映的磁流变阻尼器并不能彻底消除控制系统的时滞问题.磁流变主动控制系统在较大时滞的影响下,高速机车振动加剧,安全性受到威胁,甚至失去控制.     

基于磁流变阻尼器的汽车半主动悬架的振动控制

在对磁流变阻尼器的输出特性进行实验测试和理论分析的基础上,建立了以磁流变阻尼器作为执行器件的1/4车半主动悬架模型,设计了一种双输入单输出的模糊逻辑控制器,并进行了仿真研究,在时间和频率域中对磁流变阻尼器振动响应进行评价,结果表明:与被动悬架相比,该系统有效地抑制了车身在人体敏感频率段的振动,提高了乘坐舒适性.     

磁流变阻尼器内部流体动能的能量采集

为了构建自供能式磁流变阻尼器内部实时状态监测传感系统,本文介绍了一种针对磁流变阻尼器内部流体能的能量采集装置。该装置被安装于磁流变阻尼器活塞顶端并为检测阻尼器内部工作参数的无线传感模块1供电。根据能量守恒定律,推导出磁流变阻尼器中磁流变液流动能的理论模型。通过实验测试分析了在不同的外界激励下能量采集装置的工作情况,证明了采集的电能随着活塞的运动频率增加而增加,而与磁流变阻尼器的磁流变特性没有明显的关系。测试表明利用此装置能较好的采集到来自于磁流变阻尼器内部流体流动产生的能量,为无线传感模块供电。     

多层挤压式电流变阻尼器理论建模研究

提出了一种多层挤压式的电流变阻尼器模型,首先基于电流变Bi-Viscosity塑性模型,对挤压式电流变阻尼器进行了数学建模及讨论,然后对其动态特性进行研究,输入采用正弦波激励,模拟分析了阻尼器在不同外部条件下输出的阻尼力.仿真结果表明,阻尼力是激励振幅、频率和外加电压的增函数,阻尼力分为粘性阻尼和电致阻尼两部分,阻尼器的阻尼可控部分是其电致阻尼力,可以通过外加电压对其调节,同时模型也可应用于挤压式磁流变液阻尼器的理论设计.     

最优控制理论在人车路磁流变半主动悬架中的应用

基于半主动悬架车辆的1/4动力学模型,论述了磁流变液特性及磁流变减振器的工作原理,推导了在随机最优控制理论下可调阻尼力和状态变量之间的关系,应用matlab/simulink编制了人车路模型的仿真程序,并以简化模型为例,考察了在磁流变阻尼器控制下的人车路平顺性问题.计算结果表明,与没有磁流变减振器的被动悬架相比较,该减振器的应用能够较好的改善汽车的平顺性,对提高人体的舒适性以及进一步深入研究该系统的振动,改善道路的振动特性有一定的指导意义.     

军用履带车辆半主动悬挂系统最优控制研究

将磁流变阻尼器这种智能减振装置应用于履带车辆悬挂系统中,构成了新型的半主动式悬挂系统,研究了磁流变阻尼器的力学特性,建立了1／2车体振动模型,采用基于最优控制理论的半主动控制算法,确定了悬挂系统的最优控制力,并对典型沙土路面激励下,某型军用履带车辆半主动悬挂系统的垂直加速度、垂直位移、角加速度和角位移的响应情况进行了仿真分析,结果表明该控制算法有着很好的减振效果。     

冲击载荷下磁流变阻尼器结构优化设计

应用于火炮反后坐装置中的磁流变阻尼器工作在高冲击、高速环境下,对磁流变阻尼器的设计指标和性能提出了更高的要求.针对冲击试验中,磁流变阻尼器表现出的阻尼力可调动态范闱的不足,利用Herschel-Bulkley的磁流变液非线性结构特性的平行平板恒流模型,采用多目标规划方法,提出了火炮反后坐装置应用中的磁流变阻尼器优化设计方法.最后分析了磁流变阻尼器磁路设计准则,结合优化设计尺寸,对阻尼器活塞磁场进行了有限元分析.结果表明,磁流变阻尼器阻尼通道处能产生足够大的磁场强度且分布均匀.     

斜拉索的磁流变半主动自适应控制器设计

考虑描述磁流变(MR)阻尼器力学行为的LuGre动态摩擦模型,建立了新的斜拉索-MR阻尼器系统模型,该模型能够很好地描述斜拉索-阻尼器系统的动态特性,且能够实时辨识MR阻尼器内部参数.对于新的系统模型,基于Lyapunov直接法设计了抑制斜拉索振动的半主动自适应控制方法;原系统可变换为带有小参数的奇摄动系统,采用奇摄动理论对该系统进行分析,得到了另一类半主动自适应控制方法.仿真结果表明提出的两种控制方法均能够很好地抑制拉索振动.     

低频振动控制用阻尼器流固耦合仿真

卫星挠性附件的低频振动极易与整星发生动力学耦合,进而影响姿态控制效果与卫星成像性能.本文设计了一种新型流体阻尼器,通过在挠性附件和星体之间串联该流体阻尼器的方案来快速稳定挠性附件的低频振动;建立了阻尼器结构模型,使用基于有限元法的流固耦合仿真获取了阻尼器在低频激励下的迟滞回线;研究了流体阻尼器的阻尼特性;定义了阻尼系数并给出了阻尼系数随阻尼孔径、阻尼孔长和激励频率的变化规律.结果表明,低频激励下阻尼系数随激励频率的增加而减小,随孔径与孔长的增加而先增大后减小,存在最佳阻尼系数.该结果为阻尼器在工程实际中的应用提供设计参考.     

汽车柔性管线运动仿真分析技术及其应用

针对汽车柔性管线的设计和布置缺乏动态仿真支持的问题,基于Cosserat弹性杆理论提出一种柔性管线运动仿真分析技术。以某车型制动软管为例进行建模和动态仿真分析,并对其动态仿真模型进行试验验证。仿真结果与实车测试结果一致性较高,证明仿真技术可靠,可为汽车柔性管线的设计和布置提供依据。     

基于动作捕捉的汽车座椅坐姿自动化装配方法研究

针对汽车座椅坐姿自动化装配过程存在人体动作干扰等因素,提出基于动作捕捉的汽车座椅坐姿自动化装配方法。结合视觉动态特征分析方法,进行汽车座椅坐姿自动化装配的动作图像采集,对采集的汽车座椅坐姿动作图像进行降噪处理,采用分区域特征匹配方法进行汽车座椅坐姿动作图像的模板特征匹配,提取汽车座椅坐姿动作图像的边缘轮廓特征量,结合模糊像素区域性融合技术实现对汽车座椅坐姿自动化装配过程中的动作捕捉,根据动作捕捉结果进行汽车座椅坐姿的动态调节,实现汽车座椅坐姿自动化装配优化。仿真结果表明,采用该方法进行汽车座椅坐姿动作捕捉的性较高,动态调节能力较好,提高了汽车座椅坐姿自动化装配水平。     

车用汽油机进气歧管空气流量智能测量模型

为了确保车用汽油机在运转工况下能获得最佳浓度的混合气要求,利用节气门元器件,基于压差式节流流量测量原理,通过对节气门旋转角度函数链神经网络拟合和节气门的流出系数拟合建立了车用汽油机进气歧管空气流量测量模型。实验验证结果表明:随着进气歧管压力升高,车用汽油机空气质量流量智能测量误差呈降低趋势,且其误差均小于5.0%。     

基于电流变阻尼器的履带式车辆悬架振动控制

提出一种基于电流变阻尼器的半主动悬架系统,建立了某履带式车辆悬架的1/4车体动力学模型,在此基础上给出了悬架系统的运动方程和状态方程,分析了某种剪切模式电流变阻尼器的阻尼力并作为悬架系统半主动控制的制动器.将随机最优控制理论应用到车辆悬架的控制中,以车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移的加权二次型最小为控制性能指标,设计了线性二次型高斯(LQG)控制器,通过被动悬架与LQG控制悬架的仿真比较,在轮胎动位移基本相同的情况下,LQG控制能有效的降低车身加速度,充分利用悬架的工作空间,提高车辆的舒适性和安全性.     

大范围运动柔性机械臂斜碰撞动力学分析

对作大范围运动柔性机械臂系统,进行斜碰撞动力学分析.基于柔性多体系统刚柔耦合动力学理论,计入耦合变形项,全面考虑大范围刚体运动与弹性小变形运动的耦合,建立系统连续动力学方程.引入斜碰撞力学模型,将法向和切向碰撞力以广义力的形式加入动力学方程中,对系统进行斜碰撞动力学建模分析.法向碰撞模型选取基于连续接触力法的非线性弹簧阻尼模型,切向碰撞模型选取一种修正Coulomb摩擦模型,对切向摩擦力进行统一描述.给出接触、分离判据,实现不同状态的动力学模型转换与求解.对斜碰撞全局动力学进行了仿真验证,分析了柔性机械臂全局过程的动力学特性变化以及碰撞对大范围运动和小变形运动的作用,并对比了不同碰撞方向对大范围运动、变形、机械能、碰撞力等动力学参数的影响.     

Motion control of a quadruped robot in unknown rough terrain using 3D spring damper leg model

This paper presents a simple method to control the motion of a quadruped robot in unknown rough terrain using a full dynamic model. First, using the stiffness control method, the behavior of the four legs is approximated using four 3D spring damper systems. In this way, the dynamic model can be derived in Cartesian space. Based on this model, a control strategy is proposed to preserve the asymptotical stability of the system. In addition, a reflex motion control is introduced to cope with the rotational disturbance of the robot body. Finally, dynamic simulations and experiments of a quadruped walking robot were performed on unknown rough terrain to verify the proposed method.     

车用塑料件的模流与结构联合仿真分析

现存结构仿真软件的材料模型无法准确表达塑料及纤维复合材料零件各向异性的特性,为提高这类零件结构仿真的准确性,使用Moldex3D,Digimat和OptiStruct联合仿真的方法,针对汽车空调风门进行三点弯曲试验工况下的强度仿真与分析。按照实际成型工艺对空调风门进行模流分析,将模流分析得到的结果通过Digimat映射到结构有限元模型上,得到联合仿真模型,并将该模型的分析结果和未映射模型的分析结果同时与通过试验获得的真实应力值进行对比分析。研究结果表明：由成型工艺导致的材料各向异性对风门的应力分布和重点区域应力值均有较大影响;在熔接线附近,考虑玻纤取向的联合仿真模型得到的应力值与实际的应力值更接近,可以提高含玻纤材料零件仿真计算结果的准确性。     

A Modified Implicit Euler Algorithm for Solving Vehicle Dynamic Equations

Vehicle modelling is usually done by Multibody Systems. Very often the overall model consists of several subsystems, like the vehicle framework, the drive train and the steering system. Due to the tire forces and torques and due to small but essential compliances in the axle/wheel suspension systems the resulting differential equations are stiff. To improve the model quality dynamic models for some components like damper, and rubber elements are used. Again these models contain stiff parts. If the implicit Euler Algorithm is adopted to the specific problems in vehicle dynamics a very effective numerical solution can be achieved. Applied to vehicle dynamic equations the algorithm produces good and stable results even for integration step sizes in the magnitude of milliseconds. As it gets along with a minimum number of operations a very good run time performance is guaranteed. Hence, even with very sophisticated vehicle models real time applications are possible. Due to its robustness the presented algorithm is very well suited for co-simulations. The modifications in the implicit Euler Algorithm also make it possible to use a simple model for describing the dry friction in the damper and in the brake disks. A quarter car vehicle model with a longitudinal and a vertical compliancy in the wheel suspension and a dynamic damper model including dry friction is used to explain the algorithm and to show its benefits.     

抗蛇形减振器失效对车辆动力学性能的影响

为研究高速动车组车辆动力学性能对抗蛇形减振器失效的敏感性,以国内某型高速动车组为研究对象,以其实际动力学参数为依据,建立该型动车组的整车动力学模型。对抗蛇形减振器不同失效形式下的车辆动力学性能进行研究,结论认为：抗蛇形减振器失效对车辆动力学性能尤其是对列车的横向动力学性能影响显著;当列车行驶速度在250~380 km/h时,车辆系统动力学性能各项指标随列车行驶速度的增大而增大,随抗蛇形减振器失效个数的增加而增大。