摘要：为了能够对复合材料板簧的模态特性进行高效、准确的预测,基于经典层合板理论和微元法,建立了复合材料板簧的模态预测模型,并试制了玻璃纤维/环氧复合材料板簧对模型进行了验证。结果表明,该方法能够快速准确地预测复合材料板簧的垂向弯曲模态,有利于缩短复合材料板簧的开发周期。从复合材料的选材、铺层设计等角度出发,利用该模型分析了相关设计参数对板簧一阶弯曲模态频率的影响。分析结果表明,选用弹性模量较大、密度较小的复合材料、同时尽量增加簧身宽度、选择0°铺层方向角能够降低板簧与外界激励共振的可能性。该模型也能够对纤维增强型复合材料梁结构的模态预测提供参考。

摘要：根据直流线路电压与电流之间的非线性关系,建立了电压源换流器型高压直流(VSCHVDC)输电系统的分段仿射模型。针对带状态和输入约束的分段仿射系统动态变化快的特点,弥补模型预测控制滚动优化计算使得系统响应速度变慢、实时性降低的缺点。采用离线计算和在线分析相结合的显式模型预测控制方法,将反复在线滚动优化计算转化为简单的查表过程。通过期望区间跟踪偏差项和添加变量软约束的方法优化VSC-HVDC系统的输出轨迹。仿真结果表明,所设计的显式模型预测控制器具有良好的动态性能和稳态性能,能够较好地抑制输出轨迹的波动,与模型预测控制相比,动态响应更快,控制的实时性更强。

摘要：大量小型自主式水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)组网通信完成合作任务是水下机器人工作的一个重要方向。水下电场通信具有高速率、低延迟等特点,AUV使用水下电场通信能够在短距离内实现稳定高速的通信,但是水下电场通信技术存在通信距离受限和电场强度本身受电导率影响等问题。针对这2个问题,提出一种考虑电导率和能量的水下电场自适应调整多权值成簇算法。首先,采用分簇的思想对大量AUV进行分簇处理,其中,增加副簇首提高簇稳定性并减小更换簇首时的能量消耗,设计网关节点加强网络连通性,实现簇间通信。其次,在选举簇首时,综合考虑节点可用度、通信成本、剩余能量这3个关键参数,达到负载均衡和均衡能耗的目的。最后,针对在网络通信状况差时系统维持簇结构而开销大的问题,根据水体环境电导率和节点剩余能量设计自适应调整策略。通过缩小簇规模等手段降低系统在工作过程中的整体能量消耗,提高网络生命周期。研究结果表明:在不同电导率实验条件下,本算法均能有效延长网络生命周期,提高网络生存时间。通过有无自适应调整策略的对比实验,也证明自适应调整策略起到了一定作用。

摘要：本文在双指数脉冲梯形滤波成形算法原理基础上,从理论上分析了算法的滤波特性和弹道亏损特性。通过MATLAB仿真和基于FPGA的实验验证,证明了该算法的梯形上升沿时间越长滤波效果越好,修复弹道亏损所需梯形平顶长度小于探测器电荷收集时间。在设计数字化多道时可根据上述特性对梯形参数进行优化调整,从而最大限度地减少系统脉冲成形时间,降低脉冲堆积概率,提高多道脉冲幅度分析系统的脉冲通过率。

摘要：针对重型柴油机瞬态工况(特指恒定转速、转矩瞬增工况)空气系统响应迟滞造成的排放恶化问题,设计了废气再循环(EGR)瞬态修正控制策略,从EGR阀预控制和瞬态需求空气量两方面进行EGR瞬态修正:当判定发动机处于瞬态工况时,将EGR阀预控制开度设定为0,加快EGR阀关闭速度;依据瞬态程度修正需求空气量,使实际进气量更早满足需求空气量,实现EGR阀适时开启。试验结果表明:经过EGR瞬态修正,改善了瞬态工况排放恶化、发动机动力性响应不及时等问题;在WHTC(world harmonized transient cycle)瞬态循环中加入EGR瞬态修正后,氮氧化物(NO_x)排放降低了4.7%,碳烟排放降低了46.4%,碳氢化合物和一氧化碳排放分别降低了8.5%和30.3%,但二氧化碳排放增加了0.3%,油耗增大了0.6%。EGR瞬态修正控制策略虽然牺牲了0.6%的油耗,但是显著改善了NO_x、碳烟、碳氢化合物和一氧化碳等有害气体的排放,因此可为重型柴油发动机排放性能的改善提供借鉴。

摘要：针对汽车电动助力制动系统(Electro-booster,EBooster)的液压力控制中液压负载的非线性和不一致性问题,提出一种基于径向基函数(Radial based function,RBF)神经网络的滑模变结构控制方法。设计EBooster系统压力控制架构,建立液压制动系统等效结构简化模型,据此设计基于RBF网络滑模变结构的液压力控制方法,通过设计RBF网络的自适应律来实现系统滑模控制参数的自适应调整,并利用李雅普诺夫函数方法分析算法的稳定性。最后搭建电动助力制动系统的快速原型试验平台来验证算法的有效性。试验结果表明,采用RBF神经网络滑模变结构的控制策略对电动助力制动系统液压力的控制误差在2%以内,具有良好的控制效果。研究成果为EBooster系统的压力控制提出一种具有良好自适应性的算法设计思路。

摘要：针对电控助力制动系统(Electro-booster brake system,Ebooster)主动制动时面临的液压系统时变特性扰动、传动机构动静态摩擦阻碍以及底层伺服电机电磁特性耦合等诸多非线性难题,提出一种考虑非线性特性的压力—位置—电流多闭环压力控制策略。分析Ebooster主动制动工作原理并建立面向控制器设计的等效简化模型;基于自抗扰理论设计压力环控制器,补偿了液压系统时变特性扰动;采用鲁棒滑模变结构设计位置环控制器,考虑传动机构动静态摩擦阻碍和系统未建模扰动;通过李雅普诺夫稳定性理论设计电流环控制器,解决永磁同步电机双轴电流耦合问题。基于d SPCAE设备搭建了硬件在环台架进行算法测试验证。结果表明,提出的多闭环压力控制策略能够控制Ebooster实现主动制动功能,压力跟随的稳态误差在0.2 MPa之内,同时在多种压力跟随工况下表现出良好的控制效果。研究成果为机-电-液耦合的线控制动系统进行制动压力控制时面临的多种非线性扰动问题,提供了一种良好的解决思路。

摘要：金属带式无级变速器(Continuously variable transmission,CVT)夹紧力是影响CVT系统传动效率及整车燃油经济性的重要因素,针对传统控制策略难以准确、合理地获得最优夹紧力控制范围的问题,提出了基于模型预测控制(Modelpredictive control,MPC)的控制策略。根据传动系统运动学原理,建立CVT动态方程及状态空间表达式,设计CVT模型预测控制器。考虑夹紧力具体约束限制,将无约束优化问题转化为二次规划问题,利用预测控制器求解每一时刻的夹紧力最优控制序列,构造最优夹紧力输入。在CVT系统输出侧施加干扰转矩,结果显示系统鲁棒性良好。同时,为验证MPC控制策略的可行性,利用Simulink和AMEsim进行联合仿真,并在紧急加速、紧急制动及综合工况下进行实车验证。结果表明:相较于传统控制,基于MPC的控制系统能够将传动效率提高8.72%~9.23%、油耗降低5.61%,为进一步解决CVT控制问题提出新思路。

摘要：为研究某重型车辆在试验场强化耐久路可靠性试验中发生的转向节臂锥体根部断裂问题,从材料组织结构特性和工艺装配精度角度考虑,对转向节臂断裂故障模式进行了详细分析。在断裂口附近粘贴全桥弯曲应变片并布置与转向系统关联的测试传感器,采集断裂部位的弯曲应变、侧向加速度及转向横拉杆位移等试验数据。依据缺口根部循环应力-应变滞回环曲线方程及诺伊贝尔(Neuber)原理,将测试的名义应力载荷转换成断裂部位的局部应力-应变响应,利用曼森-科芬(Manson-Coffin)平均应力修正方程计算断裂位置的疲劳寿命和损伤。分析和计算结果表明,转向节臂材料特性满足设计技术条件,而工艺装配锥度及表面粗糙度不满足图纸设计精度,转向节臂与转向节的装配接触面积只达到30%,导致转向节臂锥体根部产生局部高集中应力,最终发生弯曲低周疲劳断裂。

摘要：考虑水胶比、纤维种类(玄武岩纤维、钢纤维)及纤维体积掺量设计了18组活性粉末混凝土,通过试验测试了18组活性粉末混凝土的工作性能以及不同龄期的抗压强度,分析了水胶比、纤维种类及纤维体积掺量对活性粉末混凝土工作性能及抗压强度的影响。结果表明:水胶比的变化对不同组RPC性能影响相似,水胶比每增加0.02,新拌混凝土的扩展度平均提高约40~50 mm。且强度总体呈现减小的趋势,强度下降率也趋于增大;大掺量玄武岩纤维RPC内易出现结团效应,对RPC工作性能影响巨大。结合文献对比分析在不同配合比下纤维体积掺量对RPC的增强效果,提出玄武岩纤维建议体积掺量在0.1%~0.5%,钢纤维体积掺量在0.75%~2.00%。