履带车辆半主动悬挂多体及控制联合仿真研究

在履带车辆悬挂系统线性振动模型基础上,证明了悬挂最优阻尼比的存在,提出了统计意义上的最优阻尼控制策略,即为履带车辆悬挂半主动控制的理论基础。通过基于多体动力学理论的虚拟样机方法对某型履带车辆整车悬挂系统进行了仿真研究,结合“机械系统＋控制系统”联合仿真技术,对比了该车分别采用被动悬挂和半主动悬挂时的动力学特性,得出了该履带车辆采用半主动悬挂可显著降低车辆振动加速度,提高车辆乘坐舒适性的结论。从而验证了多体理论和联合仿真技术在履带车辆半主动悬挂技术的可行性。     

基于CORBA的多体系统动力学分布式仿真

基于多体系统动力学与运动学的机械系统计算机辅助分析(CAA)已成为该领域计算机辅助工程(CAE)的核心内容。该文分析了多体系统动力学方程建立及求解方法，结合CORBA技术、数值分析方法、OpeaGL图形技术，开发了基于CORBA的多体系统动力学分布式仿真系统，实现了分布式环境下的多体系统动力学的数值分析与仿真。     

基于多体动力学的车辆道岔通过性能研究

道岔复杂的轮轨关系及其变截面特性是车辆通过道岔时引起振动甚至脱轨的关键因素.根据60kg/m钢轨18号可动心轨道岔设计布置图,在多体动力学软件中建立车辆—道岔耦合系统模型,在此基础上对车辆—道岔系统模型进行验证,仿真计算车辆侧向和直向通过道岔的动力学响应.结果表明转辙器区、辙叉区轨道截面变化和轮轨型面匹配是影响车辆动力学性能的主要因素.最后,对车辆侧向通过离散轨道模型工况下的动力学响应进行仿真计算,讨论道岔轨下整体刚度和阻尼对模型动力学性能的影响,为改善车辆通过道岔时的动力学性能、道岔轨下刚度与阻尼参数匹配提供理论基础.     

基于ATV的履带车辆悬挂系统仿真

研究履带车辆动态系统,使运动车辆缓和在路面行驶时受到的振动,使用ATV工具箱在ADAMS中建立了某履带车辆悬挂系统的动力学模型,应用多体动力学理论分析了车体、悬挂系统、负重轮、履带、路面之间的相互作用,给出了与各参数相对应的关系表达式,并描述了履带车辆运动学方程以及动力学方程.以标准梯形障碍物作为路面输入选取的各种参数进行了仿真,并将实车的车体固有频率、负重轮固有频率与计算得出的对应量进行比较,结果显示二者基本吻合,从而说明所建立的仿真模型是可信、有效的,可为设计提供参考.     

机械多体系统动力学可视化仿真方法研究

应用低序体阵列描述多体系统拓扑构型，采用AutoDesk公司的MechanicalDeskTop(MDT)建立三维几何模型，使用AVI数字视频压缩对多体系统的运动过程进行可视化处理，实现多体系统动力学可视化仿真，采用面向对象的程序设计方法，开发了集成化的软件系统MDAS。该系统可者多体系统动力学计算机、数据处理和多体系统可视化仿真，最后，以带有太阳帆板的复杂卫星系统为例，对MDAS软件的合理性，有效性和正确性进行了分析验证。     

虚拟环境中基于多体动力学的实时仿真

该文通过分析主流虚拟现实开发工具的特点和不足,提出在虚拟现实开发过程中运用多体动力学的理论和方法,使得虚拟环境中的对象行为更加符合真实世界,并介绍了使用虚拟现实开发工具worldlbolKit结合多体动力学仿真开发引擎Vortex在此领域做出的有益尝试。同时,该文对Vortex采用的仿真机制和算法进行了充分的分析和挖掘,并详细介绍了在开发过程中的一些理解和体会,以期能对我国从事虚拟现实技术开发和应用的工作者提供一些有用的思路。     

履带车辆半主动悬挂计算机仿真研究

基于可调式半主动悬挂系统,以保持车辆悬挂性能最优或次优,可改善车辆振动环境。用动力学分析软件RecurDyn和控制分析软件Matlab／Simulink联合仿真,通过实体建模方法对高速履带车辆整车进行了被动和半主动悬挂对比仿真分析,研究结果表明,半主动控制通过悬挂阻尼力的变化改善车体振动效果明显,在高速履带车辆上采用可调阻尼式的半主动悬挂控制是可行和有效的。     

虚拟环境中履带式车辆运动仿真

为了对虚拟环境中履带车辆进行建模,满足虚拟现实系统沉浸感和实时性要求,研究了基于ODE(多体动力学仿真库)的履带式车辆多体动力学模型和仿真方法.将模型应用于虚拟现实系统,对履带车辆运动、翻越垂直墙、壕沟等障碍进行实时仿真.结果表明该模型能较好地表现虚拟环境中履带式车辆运动的动态过程,以及履带、负重轮等行走系统部件的相对运动.提出的模型及仿真方法能较好地应用于虚拟战场、装备模拟训练系统等虚拟环境,具有一定的应用价值.     

基于遗传算法的PID参数优化与仿真

本文提出了一种基于遗传算法的PID控制器参数优化设计。通过仿真研究，表明了遗传算法是一种简单高效的寻优算法。与传统的寻优方法相比明显地改善了控制系统的动态性能。     

基于多体动力学的火箭飞行仿真

火箭飞行过程伴随着质量、质心、惯性矩的变化和控制力的调整,其模拟仿真是个非常复杂的学术和技术问题.基于多体动力学软件Adams,建立火箭箭体的三维模型,编制火箭飞行过程仿真的流程控制子程序、重力变化子程序、控制力子程序和气动力函数,搭建火箭的飞行仿真平台,实现火箭飞行过程中的质量、质心变化的仿真,并且给出关键功能的验证和应用算例.     

考虑刚-柔-热耦合的板结构多体系统的动力学建模

对热载荷作用下中心刚体与大变形薄板多体系统的动力学建模问题进行研究.基于Kirchhoff假设,从格林应变和曲率与绝对位移的非线性关系式出发,推导了非线性广义弹性力阵,用绝对节点坐标法建立了大变形矩形薄板的有限元离散的动力学变分方程.为了考虑刚体姿态运动、弹性变形和温度变化的相互耦合作用,推导了热流密度与绝对节点坐标之间的关系式.引入系统的运动学约束方程,建立了中心刚体-矩形板多体系统的考虑刚-柔-热耦合的热传导方程和带拉格朗日乘子的第一类拉格朗日动力学方程.为了有效地提高计算效率,将改进的中心差分法和广义-α法相结合,求解热传导方程和动力学方程,差分后的方程通过牛顿迭代法耦合求解.对刚-柔耦合和刚-柔-热三者耦合两种模型的仿真结果进行比较表明,刚体运动对温度梯度和热变形的影响显著.此外,本文建模方法考虑了几何非线性项,因此也考虑了热膨胀引起的轴向变形对横向变形的影响.     

车速动态特性优化在HEV多能源动力总成系统控制中的运用

根据车辆控制工程理论,建立混合动力电动汽车（HEV）动力驱动模型及汽车闲环控制系统仿真模型,并以此进行计算机动态仿真.通过对设定不同汽车车速以及控制器参数下汽车实际车速响应情况以及响应与系统输入力矩之间关系的分析,发现现有混合动力电动汽车控制策略难以在保证汽车良好动态特性的基础上实现环保与节能.为解决上述矛盾,提出车速动态特性优化在HEV多能源动力总成系统控制中的运用,并论述其原理及实现方法.比较在两种控制策略下特定工况段的发动机油耗,说明车速动态特性优化的现实意义.     

Task-level approaches for the control of constrained multibody systems

This paper presents a task-level control methodology for the general class of holonomically constrained multibody systems. As a point of departure, the general formulation of constrained dynamical systems is reviewed with respect to multiplier and minimization approaches. Subsequently, the operational space framework is considered and the underlying symmetry between constrained dynamics and operational space control is discussed. Motivated by this symmetry, approaches for constrained task-level control are presented which cast the general formulation of constrained multibody systems into a task space setting using the operational space framework. This provides a means of exploiting task-level control structures, native to operational space control, within the context of constrained systems. This allows us to naturally synthesize dynamic compensation for a multibody system, that properly accounts for the system constraints while performing a control task. A set of examples illustrate this control implementation. Additionally, the inclusion of flexible bodies in this approach is addressed.     

用填充函数改进的智能控制系统全局优化算法

为了提高全局优化算法的速度,提出了智能控制系统全局优化算法。该算法应用了闭环控制系统的反馈的思想,使得在寻优迭代过程中被优化函数的值不断接近设定值,直至达到其全局最优值。该算法的关键在于控制策略的设计和策略中的参数值的设定。为了降低参数初值设定的难度同时提高算法的寻优精度,利用填充函数法对智能控制系统全局优化算法进行改进。经12个标准的测试函数的验证,改进后的算法的速度较填充函数法快,算法的精度比智能控制系统全局优化算法高。     

多变量动态矩阵控制的优化与仿真

基于多变量动态矩阵控制算法,对其反馈校正部分进行优化,在预测向量进行校正时,引入新的函数,使反馈校正模块具有动态性能;并且对位移阵中的参数进行优化,对系统进行补偿,提升系统的控制效果。以精馏塔为研究对象,分析工艺,选择合理变量,对优化后的多变量动态矩阵控制算法进行仿真,结果表明,该算法能够有效提升系统的响应速度,减少系统的超调量,提升整体性能,同时具有有很强的鲁棒性、良好的控制效果以及应用前景。     

直流调速系统的优化与仿真

提出了一种采用计算机仿真进行直流调速系统的优化与仿真的方法：首先,根据直流调速数字控制系统的性能特点,建立了系统仿真模型,然后分析了该系统的缺点所在并进行优化,从而构成一种复合控制系统,以实现对驱动电流的控制作用,最后对优化前后的输出数据进行分析对比,结果表明,采用优化后的控制系统可使输出数据更加精确可靠。     

用Rung-Kutta算法仿真控制系统动态响应的研究

本文讨论的控制系统仿真方法是基于Rung-Kutta算法的快速数字仿真方法的实现。由于数字计算机引入控制系统,用计算机对实际系统进行仿真是一种有效的方法。其特点是周期短、费用成本低,但对于实际系统具有指导意义。     

面向防汛物资动态变化的运输车辆调度优化算法研究

为解决防汛救灾过程中受灾需求变化下的防汛物资调度问题,提出一种面向防汛物资动态变化的运输车辆调度优化算法(SOA_TV).在SOA_TV算法中,考虑车辆限载、调度车辆数量、移动距离等约束,建立防汛物资运力调度优化模型.依据已知受灾信息和仓储信息,确定受灾最小所需车辆数,获得待运输物资集合,并按照最近邻原则初始化车辆集合.引入车辆移动距离阈值,通过边权计算构建二分图,并进行矩阵转换,获得一个低维度的矩阵.最后,考虑需求不变化和动态变化两种情况下的物资分配,根据仓库点之间的运输距离和车辆负载情况更新边权值,多次执行KM算法直到获得目标模型的近似最优解.实验结果表明:在多种实验场景中,SOA_TV都能寻找到一个较优解.相比于GA和ABC,SOA_TV虽然略微降低了车辆移动总距离,但其运算时间获得大幅度削减,可在极短的时间内计算获得较优的车辆分配方案.相较于Hungarian,SOA_TV可降低运行时间和车辆移动总距离.     

刚性轮—土壤相互作用的多体动力学仿真研究*

车轮与松软地面相互作用的研究对越野车辆的设计、性能评价和行驶操作等至关重要。提出了一种新的多体系统大规模接触碰撞理论与地面力学理论相结合的车轮土壤相互作用仿真方法。基于自行开发的多体动力学仿真软件研制了车轮土壤相互作用模块并构建了单轮土槽多体仿真模型。对相同实验条件下得到的仿真与实验结果的对比分析表明,该仿真算法具有较高的工程实用性。     

含有分叉的受控多体系统传递矩阵法

多体系统传递矩阵法是解决受控多体系统动力学问题的有效方法,针对含有分叉的受控多体系统动力学问题,分别建立了控制激励元件、控制反馈元件及其含有分叉的受控多体系统总体传递矩阵．实例计算了无控和受控多体系统的运动响应与牛顿欧拉方法比较,计算表明了受控多体系统传递矩阵法解决分叉控制系统运动的有效性．