摘要：为了抑制连续体结构拓扑优化结果中的灰度单元,在实体各向同性材料惩罚密度法(Solid isotropic microstructures with penalization,SIMP)的基础上提出一种双重SIMP方法。首先利用含有灵敏度过滤的SIMP方法对设计变量进行迭代和优化,将优化结果作为中间变量,然后用不含有灵敏度过滤的SIMP方法对中间变量进行优化迭代,得到最终优化结果。以简支梁的结构柔顺度最小为例,将双重SIMP方法用于柔性结构的优化设计中并与标准SIMP算法相比;结果表明,双重SIMP方法得到清晰的拓扑分布结构,有效抑制了灰度单元,并且双重SIMP方法可以得到更小的结构柔顺度,证明了该方法的有效性;双重SIMP算法的灰度单元对惩罚因子的依赖性很小,可以选用较小的惩罚因子;针对不同的网格划分模型,双重SIMP算法得到的优化目标和灰度单元数更稳定,体现出了很好的网格依赖性。说明该方法具有很好的适用性和稳定性。

摘要：以对边约束板结构为研究对象,研究了压电机敏约束阻尼技术的振动主动控制问题。基于压电本构关系、GHM阻尼模型和模态理论建立了模态主动控制模型。考虑到模态坐标在工程实际中无法由物理传感器直接测量,基于分离定理进行了模态状态观测器设计,并结合非耦合模态控制法与最优二次型控制进行了振动主动控制器设计。搭建了硬件在环实验平台,在不同外扰激励下开展了振动主动控制实验研究。结果表明,采用带有观测器的模态控制器,对板结构的振动主动控制能取得很好效果:当外界激励为复杂周期信号时,振动响应幅值衰减近60%;当外界激励为随机白噪声时,振动响应的均方根值减少9.48%。

摘要：为解决悬架座椅设计中降低固有频率和保证系统刚度之间的设计矛盾,进一步改善悬架座椅舒适性,将惯容器运用到悬架座椅系统中。建立了ISD(Inerter-Spring-Damper)悬架座椅模型,选出了最适合座椅的ISD结构,并结合三自由度坐姿人体模型(ISO 5982—2001)模型)建立了四自由度人-椅系统集中参数模型。根据座椅台架试验对悬架座椅参数和人体参数进行了识别。分析了模型在不同频段下的动态响应,惯质系数在不同频段激励下的取值,以及惯质系数对座椅舒适性的影响和惯质系数与阻尼的匹配关系。结果显示,将惯容器运用于悬架座椅能明显降低系统固有频率、改善座椅舒适性;惯容器、弹簧和阻尼器三者并联是最适合悬架座椅隔振的ISD结构,舒适性的改善程度和最优惯质系数取值都与激励特征有关。

摘要：利用傅里叶级数法建立表贴式永磁电机电磁场全局解析模型,并分析其空载和负载电磁特性。在二维极坐标系下,将电机求解域划分为永磁体、气隙、定子槽、定子槽开口和辅助槽5类子域。采用分离变量法求解各子域的拉普拉斯方程或泊松方程,并利用边界条件得到通解中的谐波系数,进而得到各子域的解析表达式。计算了电机气隙磁密、空载反电动势、齿槽转矩和电磁转矩等电磁参数,并通过有限元分析验证了解析法的准确性。在此基础上研究了极弧系数、辅助槽尺寸和槽开口宽度对电机齿槽转矩和电磁转矩的影响规律。另外,提出一种不等槽开口宽度配合的解析模型以图减小齿槽转矩峰值和电磁转矩脉动。该方法能反映电机设计性能与尺寸和参数的关系,可用于电机初始设计与优化。

摘要：纯电动汽车是当前缓解能源危机与环境污染问题的理想方案之一。然而,现阶段纯电动汽车的推广和发展却受到续驶里程较短等瓶颈问题的制约,难以得到有效普及。为了克服上述问题并进一步提升纯电动汽车的最大续驶里程和综合行驶性能,提出一种纯电动汽车双电机单行星排动力系统构型方案及其系统分析方法。采用一种表征动力源部件与机械耦合机构节点之间内约束关系的通用矩阵式拓扑设计方法,系统探索基于基础构型方案的所有可行性备选构型,获得各备选构型的输出特性,并自动生成备选构型的拓扑结构表达式和动力学模型。采用基于动态规划算法的全局最优控制策略对所有备选构型的最佳经济性和最佳动力性能进行仿真,通过比较备选构型的性能以筛选获得综合性能出色的双电机单行星排动力系统构型。研究结果表明:通过该方法对备选构型的最优能耗经济性与极限最优动力性能进行仿真测试,共获得25种满足能耗与动力性能筛选条件的构型;以单电机驱动构型方案作为参考构型,最终得到5种最优能耗经济性与最优动力性能均优于参考构型的优化构型方案解集,其中具有最佳经济性和动力性构型的0~120 km·h-1极限加速时间为10.973 1 s,最优能耗经济性为13.610 6 kW·h·100 km-1;该方法能够有效筛选获得经济性和动力性能优异的纯电动汽车双电机单行星排动力系统构型,进一步提升纯电动汽车的最大续驶里程和综合行驶性能。

摘要：双离合器自动变速器(Dual Clutch Transmission,DCT)随着服役时间的增加离合器性态会发生变化导致起步性能下降,为降低离合器性态变化对起步性能的影响,提出一种基于扩展状态观测器和滑模控制的DCT起步自适应控制方法。首先,建立DCT起步动力学模型、发动机模型和液压控制系统模型;将DCT起步问题转化为参考轨迹跟踪问题,通过工况识别并利用极小值原理获得了不同起步工况的参考轨迹;在DCT起步动力学模型中将与离合器性态变化相关的项定义为不确定项,设计扩展状态观测器对不确定项进行估计,同时结合自适应滑模控制器,获得了起步发动机转矩和离合器油压的自适应控制率;为了跟踪发动机转矩和离合器油压的自适应控制率,设计了发动机转矩跟踪控制器,同时对液压系统采用了PID闭环控制;通过MATLAB/Simulink平台仿真以及台架试验验证所提出的DCT起步控制方法对离合器性态变化的自适应效果。研究结果表明:所提出的起步自适应控制方法能够有效避免由离合器性态变化导致的起步延时,同时1挡缓起步和急起步的仿真冲击分别减小了53.11%和43.42%,试验起步冲击分别减小了35.66%和30.31%。

摘要：针对结构的多目标拓扑优化设计,提出一种基于折衷规划法归一化子目标建立综合目标函数、以灰色综合关联分析确定综合目标函数中子目标权重系数的方法。以某商用车悬架控制臂为例,运用动力学分析、静力学分析和模态分析,得到控制臂在典型工况下的刚度性能、强度性能和固有频率。用板结构进行拓扑优化和形貌优化确定控制臂外轮廓形状,再分别采用单目标拓扑优化降低典型工况下的柔顺度和提高前三阶固有频率,并采用多频率加权方式来抑制频率单目标优化时的振荡现象。将单目标拓扑优化形成的子序列与各个目标最优值形成的最优序列进行灰色综合关联分析,得到子目标的权重系数。用折衷规划法进行多目标拓扑优化,根据优化结果对控制臂进行改进设计。改进后结构分析表明:优化后的控制臂质量减轻9.3%,整体刚度性能和强度性能明显增强,各阶固有频率均有不同程度提高。

摘要：为量化人体各部位舒适度对整体舒适性的影响,首先对18个受试者的肩部、背部、腰部、臀部和大腿5个部位施加局部刺激,并根据他们的主观评价,得到了人体各个部位和整体的舒适性水平;接着提出以平均相对得分率为比较依据,运用层次分析法识别出了受刺激5个部位的权重系数;最后通过与另一款座椅试验结果进行对比验证,表明了该试验方案和识别方法的有效性和实用性,为座椅的设计和评价提供了理论依据。

摘要：以车速和发动机油门为控制参数,设计双离合器式自动变速器(Dual clutch transmission,DCT)的两参数换挡规律,硬件在环仿真结果表明该控制规律在城市工况极易导致频繁换挡,在制动工况容易产生意外升挡。分析不合理换挡现象的原因,并指出驾驶员的不合理操作习惯是引起频繁换挡和意外升挡的主要原因,两参数换挡规律不易避免不合理换挡现象。基于"sugeno"型模糊控制方法,建立智能修正型换挡规律的控制系统,该系统以油门开度和油门开度变化率为输入,实时升、降挡车速的修正系数为输出,确定隶属度函数并制定相应的模糊控制规则。智能换挡系统中的降挡速度为两参数降挡曲线临界值与降挡修正系数的乘积,升挡速度为两参数升挡曲线临界值与升挡修正系数的商。控制结果表明智能换挡规律在保留两参数换挡规律优点的同时,可以避免频繁换挡及意外升挡现象的发生,提高整车的舒适性和燃油经济性。

摘要：为了解决轮毂电机电动汽车中轮毂电机导致的振动负效应问题,提出了将动态减振与主动悬架结合的悬架新构型方案.针对新构型中结构及控制参数复杂的特点,建立了能够表征平顺性、操稳性以及悬架作动效率的11自由度整车动力学模型.设计基于新构型的多目标粒子群线性二次最优(MOPSO–LQR)控制器.对模型进行仿真分析,仿真结果表明,新构型方案能够实现车辆平顺性、操稳性以及悬架效率的全局最优,对比传统轮毂电机悬架构型方案,在解决轮毂电机振动负效应问题上有良好的效果.