摘要：网联车辆队列系统的双端通信时延会极大影响队列的控制性能,而且在极端情况下,甚至可能引发队列失稳、发生碰撞的现象。该文在充分考虑车云双端通信时延的基础上,提出了一种基于云的分布式控制算法。通过一定假设,对云控场景下的车辆队列使用采样控制系统的方法进行建模,将双端通信时延进行统一;使用Riccati不等式设计了状态反馈分布式控制器,使用Lyapunov-Razumikin定理分析了控制算法的渐近稳定性,进而得到时变时延上界与通信拓扑、耦合增益之间的关系。结果表明:存在一个合适的耦合增益使得所能容忍的时延上界最大,且通信拓扑Laplacian矩阵最大与最小特征值的比值与时延上界大小呈负相关的趋势。

摘要：为了提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)的膜电极的传质性能与电池的功率密度,设计了一种以圆弧凹面作为强化传质结构的随行波流场板。结合铣削工艺,实现了随行波流场结构的制造。采用计算流体动力学软件,建立包括随行波流场与膜电极在内的燃料电池三维模型。实验验证了该模型的准确性。探索了强化传质结构对电池内部速度场、浓度场及电场的分布规律,分析了电池性能的提升效果。结果表明:与流道深宽0.6 mm×0.8 mm的常规流场相比,该文的随行波流场的平均流速提升了27.7%,压损降低了19.2%,双极板—气体扩散层界面的氧气含量提升了1.44%,出口的排水速率增大16.7%,功率密度提升了8.6%。

摘要：为了探究碳纤维增强复合材料(CFRP)在汽车曲面零部件上的应用前景,该文以碳纤维增强复合材料(CFRP)层压圆柱壳作为对象,研究其在落锤冲击工况下的损伤与吸能特性。基于复合材料均质化方法,建立CFRP层压圆柱壳落锤冲击的多尺度模型,探究曲率半径对冲击损伤和能量吸收的影响;并采用非线性拟合方法建立了最小穿透能量与层压圆柱壳材料参数、结构参数及落锤参数之间的函数关系,实现概念设计阶段最小穿透能量的快速预测,对比仿真结果拟合公式的误差在20%以内。结果表明:相较于平板,层压圆柱壳的峰值载荷宽度更大、更平稳。在60 J冲击作用下,层压圆柱壳各铺层损伤面积相对均匀,其中纤维损伤与曲率半径无关,基体损伤面积随曲率半径增大而增大;当曲率半径为100 mm时,层压壳承载及抵抗变形能力较好,具有较好的抗冲击性;当曲率半径为200 mm时,层压壳耗散能量最多,吸能效果较好。

摘要：拓扑优化作为一种先进的结构优化方法,其本质是在给定载荷和边界条件下通过寻求设计域内材料的最优分布形式而获得性能最优的结构拓扑形式。近年来,随着优化算法和计算机科学的不断发展,结构拓扑优化在航空航天、汽车、船舶等运载工程有广泛的应用前景。基于理论研究层面,探讨离散体和连续体结构拓扑优化方法及其特点。针对拓扑优化在航空航天、汽车、船舶等运载工程的具体应用,指出结构拓扑优化存在的缺点及其推广所面临的挑战。同时,探讨国内外拓扑优化工业软件开发应用的研究现状和发展趋势。目前,拓扑优化面临的主要问题是在处理大规模运载工程结构优化的迭代中,需要进行多次有限元分析,增加计算空间和时间的复杂度。针对此情况介绍以等几何分析及机器学习为代表的新学科方向,以改善拓扑优化设计的不足,从而缩短运载装备的设计周期,并对未来的研究趋势进行初步探讨。

摘要：为了解决模型预测控制设计智能车轨迹跟踪控制器存在求解计算时间长、在线实时性低的问题,借助于矩阵分块化策略,提出了一种基于控制时域变步长的模型预测轨迹跟踪控制方法。通过矩阵分块化改变控制时域步长,并融入到二次规划的求解过程中,重构目标函数形式和系统约束条件,以减少求解过程中最优控制序列中待求解变量的数量,降低求解计算时间。在Simulink与Carsim联合仿真平台中,将本文方法与传统模型预测控制方法进行仿真对比分析。结果表明,相比于传统模型预测控制方法,本文方法在保证轨迹跟踪精度的前提下,平均求解计算时间降低了24.39%,最大单次计算时间降低了45.05%,采用“前密后疏”的分块矩阵,其控制器性能优于“平均化”的分块矩阵。

摘要：在氢能技术快速发展的背景下,作为关键应用之一的质子交换膜燃料电池(PEMFC)的流道设计受到重点研究。该研究通过构建基于实际尺寸的PEMFC全尺寸单流道模型,并在模型中嵌入不同形状的凸台结构,使用Comsol仿真分析探究凸台几何参数对电池性能的影响。结果表明:凸台结构能显著提升功率输出,电流密度增幅达到10%至31.25%,功率提高3%至9.2%;气体流速与功率输出与凸台高度呈正相关,0.2 mm高的矩形凸台性能最佳,显示适宜的凸台高度能有效提升PEMFC效率;通过增强传质效果、优化工质在燃料电池内部的分布,尤其改善流道后半段的水淹,凸台的设置可进一步增强电池功率。与凸台长度相比,凸台高度是主要的优化方向。该研究为全尺寸的PEMFC流道优化提供了理论上的支持,对提高氢能源效率具有指导意义。

摘要：激光雷达在自动驾驶系统的目标检测任务中发挥着重要作用,但其扫描机理会使得点云分布不均匀,常规聚类算法由于参数固定会导致较多的错误聚类。为解决该问题,该文以椭圆形状作为邻域空间,设计基于采样点位置的邻域自适应调整策略,提出一种基于目标点云分布特性的动态聚类算法。通过正确聚类、过聚类等综合结果评估算法的性能,在KITTI数据集上进行了数值分析得到算法参数,并在校园环境中进行了实车对比实验。结果表明:所提算法能减少基于密度的噪声应用空间聚类(DBSCAN)中固定邻域所造成的70.60%过聚类、49.76%欠聚类等错误结果,从而有效提高算法的综合聚类性能。

摘要：磁流变减振器由于能耗低、体积小、响应迅速且阻尼力连续可调得到越来越广泛的应用。由于现有的磁流变减振器仿真中通常以静态磁场模拟阻尼器的实际磁场,造成仿真与实际减振器工作状态的偏差,因此针对某型磁流变减振器的磁路结构,对瞬态电磁场进行分析;通过对磁流变减振器磁场的模拟,得到减振器内部磁场随活塞及线圈的运动的动态变化,并分析了磁感应强度在不同的条件下的动态分布以及磁场稳定时间,为磁流变减振器结构优化设计提供指导。

摘要：研究热塑性纤维金属层板(TFMLs)抗低速冲击性能,可为实际结构设计提供参考。采用2024-T3铝合金、连续玻璃纤维增强改性聚酰胺6单向带和聚乙烯胶膜制备TFMLs3/2。对不同铺层角度样件进行122 J落锤低速冲击试验。基于动力学分析软件LS-DYNA建立TFMLs低速冲击有限元仿真模型,仿真与试验结果对比误差控制在10%以内。结果表明:单向铺层样件出现脆性断裂,正交铺层样件仅发生塑性变形,未产生裂纹;冲击器形状与纤维铺层角度对TFMLs低速冲击响应有重要影响;尖头冲击器冲击时碰撞峰值力相较于平头冲击降低46.5%。正交铺层时内部损伤面积最小,相较于斜向铺层降低53.5%。

摘要：为满足燃料电池供氢系统的涡旋式氢气循环泵(HRP)紧凑化与大排量设计需求,提出了基于齿端非对称单圆弧修正的阵列涡齿结构设计方案,并对双齿与三齿涡旋氢气泵进行参数设计与建模。采用二维计算流体力学(CFD)重叠网格方法,分析了转速与压升对双齿氢气泵性能的影响,并比较了双齿与三齿氢气泵性能差异。结果表明:三齿氢气泵压力温度均匀性较好。随着转速提高或压升降低,双齿和三齿氢气循环泵性能均有所提高,当设计转速下的压升从20 kPa增至100 kPa时,效率下降约30%和40%,切向泄漏与排气回流对氢气泵性能的影响较大。在既定排量及体积下,双齿氢气泵性能优于三齿,效率差异最大约19%。