车辆电液馈能型互联悬架特性分析

为了提高馈能悬架的能量回收效果及动力学性能,提出了一种车辆电液馈能型互联悬架结构。根据流量/压降之间的关系,建立了整车7自由度与电液馈能型互联悬架的耦合数学模型,通过正弦激励对车辆电液馈能型互联悬架进行阻尼特性和馈能特性仿真。以四轮随机路面为输入,分析悬架对车辆的平顺性、行驶稳定性的影响。结果表明：阻尼力、馈能功率与激励频率、幅值成正比,馈能功率波动与之成反比,馈能效率随幅值、频率增大而先增大后减小;随机路面下,与被动悬架相比,电液馈能型互联悬架的俯仰模式、侧倾模式均可以改善动力学性能的同时实现振动能量的回收。     

基于AMEsim的馈能悬架仿真分析

利用AMEsim仿真平台,对传统被动悬架和滚珠丝杠式馈能悬架系统进行仿真分析。在阶跃激励和正弦激励作用下,得到两种悬架的车身加速度、车身垂向位移、轮胎压缩量等时域特性。仿真结果表明,相比传统的被动悬架,滚珠丝杠型馈能悬架可以改善车辆行驶的平顺性。     

磁性液体倾斜角传感器的有限元耦合分析

根据一种差动式变压器结构的磁性液体倾斜角传感器工作原理,推导出传感器输出电压与灵敏度公式,并利用ANSYS软件对这种结构的传感器进行电磁-电路的耦合场分析,通过对数值模拟结果进行深入分析以便能为传感器的设计提供指导,并将模拟结果与已公开发表的实验数据进行对比.得出当磁性液体倾斜角传感器的结构参数确定后,传感器的输出电压与转动角度成线性正比关系;且传感器的灵敏度与激励电压的振幅、磁性液体相对磁导率及激励电压频率成正比,但激励电压频率超过一定范围后,传感器灵敏度增加值会逐渐减小,建议激励电压频率最好不超过1.5 kHz.     

限定舒适性的馈能主动悬架系统可回馈能量分析

馈能式主动悬架系统能量回收效率不高、动力学性能有限,无法满足现代高级汽车集馈能与减振为一体的性能要求,馈能式主动悬架的设计需要估算实际可以回收振动能后,才有利于实际结构设计及振动控制优化。为此提出了一种振动能量功率流计算方法,针对直线电机式馈能主动悬架系统,并以相同振幅,不同频率的正弦路面激励,通过Matlab仿真计算分析了车身加速度均方根值与回馈能量之间的关系。研究结果表明,路面激励越大,馈能悬架回收的功率越多,最高可达1.4 kW,馈能效率为25%,同时乘坐舒适性变差。该计算方法能为馈能式主动悬架系统的参数设计和主动控制算法设计提供实用的理论参考,在满足一定舒适性的前提下尽可能回收更多的能量的同时,提高了能量回收效率。     

新型馈能型悬架及其工作原理

为回收汽车悬架间被减振器消耗的振动能量,提出一种集减振与回收振动能量功能于一体的新型馈能型悬架,并研究该新型馈能型悬架的工作原理。首先对馈能型悬架的关键部件——馈能装置的力学特性进行理论分析与试验测定。通过解析馈能装置作用在簧载质量上的馈能阻尼力得知：馈能装置的力学特性由其结构确定的粘性阻尼参数和类似库伦阻尼参数体现。进而建立馈能型悬架的动力学模型,并在汽车以72 km/h的速度行驶于C级路面的随机输入条件下对其进行数值仿真。仿真结果显示：馈能型悬架吸收发动机的平均功率略小于被动悬架,但有高达84%的吸收功率被馈能装置回收;馈能型悬架的使用性能也明显优于被动悬架,说明使用馈能型悬架来改善汽车的行驶平顺性和燃油经济性在理论上是可行的。     

多场耦合多方向振动俘能器建模及响应分析

针对多方向振动俘能器对低频、低幅值激励的响应输出性能低等问题,在振动俘能结构中引入非线性磁吸力,提高俘能器的响应频带和能量转换效率。研究了非线性磁振子模型,建立了基于广义Hamilton变分原理的横、纵向振动系统机电耦合模型,对系统动力学方程进行无量纲化并数值求解。搭建了振动俘能器性能测试平台,开展了多场耦合振动俘能器频谱特性及响应输出的分析实验。结果表明,引入磁铁可显著提高系统能量转换效率,当磁铁间距15mm、激励幅值0.5m/s~2时,相比无磁力输入的情况,系统响应电压提高了6倍左右,谐振频率从18Hz降至9.5Hz左右,解决了压电俘能器频带窄、响应频率高及输出电压低等问题。     

电磁馈能型半主动悬架变压充电控制设计

为解决电磁半主动执行器使用滞环电流控制方法产生的非线性强及控制复杂等缺点,提出一种变压充电控制方法,并设计了电磁馈能型半主动悬架控制系统。首先,基于LQG控制方法设计理想控制力求取控制器。其次,基于变压充电控制方法和变转速/充电电压的永磁同步电机数值仿真获取了不同转速/充电电压对应的馈能阻尼力数据,并通过数值拟合构建了由理想半主动力和悬架相对运动速度求取充电电压的函数关系从而获取馈能半主动执行器的实际控制力。最后,以被动悬架和理想半主动悬架为比较对象,进行电磁馈能型半主动悬架性能对比与分析。结果显示:与被动悬架相比,电磁馈能型半主动悬架与理想半主动悬架的悬架综合性能指标值分别减小27.4%和34.7%,前、后悬架实际控制力相对于理想半主动控制力的相关系数分别为0.9582和0.9664,电磁馈能型半主动悬架的前、后馈能半主动执行器流向蓄电池组的能量占悬架振动能量的86.4%和87.1%。     

电液半主动馈能悬架非线性建模与协调性优化

为了协调电液半主动馈能悬架的减振性能与馈能性能,建立了基于电液作动器的半主动馈能悬架的非线性模型,开展了力学特性试验,并采用最小二乘递推算法对系统模型进行了参数辨识。分析了电液作动器主要参数对悬架减振性能和馈能性能的影响,采用遗传算法对电液作动器主要参数进行了优化,并进行了台架试验。试验结果表明,频率2Hz、幅值30mm的正弦路谱输入下,优化后的电液半主动悬架簧载质量加速度降低22.23%,馈能功率提高40.51%,在保证满足一定的车辆乘坐舒适性和行驶安全性的要求下,悬架馈能性能得到明显提高。     

利用MATLAB/Simulink的油气悬架输出力分析

结合某型非公路作业车辆的振动特性设计了一种阻尼可调的油气悬架结构,在分析其工作原理的基础上,建立了油气悬架的输出力数学模型,利用MATLAB/Simulink软件对油气悬架输出力-位移特性和输出力-速度特性进行了仿真研究。通过改变油气悬架的自身结构参数(氮气室内气体的初始工作参数、活塞阻尼孔参数及可调节流阀过流直径等)和位移激励参数(幅值和频率),得到各参数对输出力的影响规律。研究结果表明:氮气室初始充气压力不影响油气悬架输出力-位移特性和输出力-速度特性曲线的形状,而活塞阻尼孔直径与个数、可调节流阀过流直径、外部位移激励的幅值与频率等参数对悬架输出力有较大影响,尤其对复原行程影响显著。     

电源频率对差动变压器输出特性的影响分析

介绍差动变压器的工作原理，结合其理想状态下的等效电路从理论上详细分析了激励电源频率对差动变压器输出特性的影响，同时进行了实验。实验结果表明，在低频段差动变压器输出电压随电源频率的增高而增大；当电源频率较高时，在某一区间差动变压器输出变化很小；而频率继续增加时，会使输出电压下降。该结论和实验方法对这类传感器的设计和使用具有一定的指导价值。     

基于霍尔效应的车用角位置传感器线性化研究

线性度是传感器的重要性能指标之一。基于霍尔效应的霍尔角位置传感器的霍尔输出电压可表达为:UH=KHBIcosθ,霍尔输出电压与被测角度θ之间的关系是非线性的。针对角位移变化引入的非线性变量cosθ使得普通的磁场结构难以实现霍尔角位置传感器较大范围线性输出的问题,本文提出了一种改进的车用霍尔传感器磁场结构,通过对改进后的磁场结构用有限元仿真计算和实验测量均得出改进后的磁场结构能够实现霍尔角位移传感器的霍尔输出电压与被测角度之间呈线性变化。     

压磁式非接触测力传感器的研究与设计

为了实现动态在线测力,以便对设备实施工况监测和故障诊断,设计了一种三磁极压磁式非接触测力传感器.论述了传感器的结构与工作原理,导出了该传感器感应电压输出方程.通过试验,分析了传感器励磁电流强度、频率以及测试磁隙对其输出特性的影响,确定出了合理的磁隙范围.实测结果表明,压磁式非接触测力传感器所能达到的测试精度和灵敏度能够满足一般工程应用要求.     

磁弹性传感器励磁电源的设计

磁弹性传感器是用于测量轧机轧制力、钢带张力的一种测力传感器,为保证其输出信号稳定、精确,要求励磁电流具有高稳定性。本文着重探讨了产生励磁信号的信号发生器和恒流输出的功率放大器。励磁信号发生器输出标准正弦波的频率和幅值非常稳定,从而在信号源上确保励磁电流信号的稳定性和精确度。双闭环设计的恒流功率放大器,输出电流密切跟随励磁信号,在磁弹性传感器内建立起稳定的磁场,从而保证被测力值的准确性。     

旁路励磁的钢缆索索力传感器

基于钢缆索逆磁致伸缩索力测量原理,讨论了一种旁路励磁的索力传感器.用磁导分析法对磁路做了详细的推导,结果表明可通过检测感应线圈的感应电压反映材料所受的外力,传感器输出与外力信号本身的变化、感应线圈的匝数、材料截面积、外激励磁化场及该磁场下的材料磁导率有关.在外力缓慢变化的情况下,可通过求感应积分电压得到外力.从激励磁化方式、参考工作点的选取、传感器的尺寸设计原则等3个方面做了讨论,确定了传感器的参数.最后,利用万能拉力机对该种结构的传感器做了拉力模拟实验,实验结果表明,旁路励磁的传感器测量灵敏度达到1.6 mV/kN,磁路分析与参数设计比较合理,可用于钢缆索的索力测量.     

Dynamic calibration method of high-pressure transducer based on quasi-δ function excitation source

This paper presents a dynamic calibration method of frequency response characteristics of high-pressure sensor. In this method, the pressure sensor was under high hydrostatic pressure in advance, then use the bullet impacted Hopkinson bar and generated quasi-δ function signal with small amplitude, which excited the sensor being calibrated. The excitation signal of sensor are collected, at the same time, output signal of the sensor are collected, and at last, the collected data are processed according to calibration principle and calculated the frequency response of the sensor being calibrated. This calibration method realized dynamic calibration of high pressure sensor under actual working pressure; it can realize the low limit frequency of the calibrated frequency range strictly reaches to zero frequency. This method can also be applied to acceleration sensor, transient high-temperature sensor, and other types of sensors. In this paper, the calibration principle of quasi-δ function dynamic calibration method is introduced. The relationship among pulse width of excitation signal, frequency range that can be calibrated and calibration precision is analyzed. The experimental results are also shown.     

编码式谐振SAW无源无线温度传感阵列系统

提出了一种新型编码式谐振声表面波无源无线温度传感系统。该传感系统采用间歇正弦脉冲串信号作为无线激励信号，而经谐振式声表面波器件延迟后的反射波是一瞬时变化的振荡波形，该反射信号的频率与声表面波器件固有频率相关。温度改变，其反射信号的频率也发生变化。该传感阵列系统利用不同延迟线构成编码器，可实现大规模的传感器构造。该方法不仅有谐振式无源无线传感器距离远的优点，而且，还具有延迟型大规模编码的优点。该法还可用于无源无线的目标识别。     

基于STM32F4的ABS传感器输出正弦信号测量装置设计

汽车轮速传感器是防抱死制动系统（ABS）的关键部件之一,其性能的好坏直接决定了ABS性能的高低。磁电式ABS转速传感器的输出近似为正弦信号,通过对正弦信号幅值、频率、有效值的测定,可以分析获得传感器性能。本文以STM32F407为主控制板,以快速傅里叶变换为主要工具,设计了一款数字控制正弦信号测量装置进行各参数测量。经过实验验证,本装置可在5%的误差内精确测量输入信号的频率、有效值、峰值、失真度并还原信号波形。此外,为了便于观测,本设计借助蓝牙通信模块将测量数据同步上传到手机端。     

基于双稳态磁耦合效应的瓦级高功率电磁振动能量收集器

提出一种基于双稳态磁耦合效应的高密度电磁振动能量收集器,通过引入导磁铁心绕组对中间悬浮磁铁产生非线性磁力,可以产生双稳态势能阱实现低频段工作频带的拓宽。同时,导磁铁心与悬浮磁铁之间的强磁耦合作用能够增强线圈内部的磁通量变化进而提高输出功率。针对双稳态磁耦合振动能量收集器进行动力学建模仿真和试验测试分析,结果表明悬浮磁铁与导磁铁心之间的非线性磁耦合效应促使磁铁在两个势能阱之间进行大振幅的混沌或周期性振动,将工作频率范围拓宽至8～18 Hz。在受到加速度为4g的正弦振动直接激励时,能量收集器的输出功率为1.082 W,达到瓦级高功率输出,有望实现工业物联网传感节点的自供电,助力万物互联。