基于模糊PID复合控制的汽车主动悬架性能研究

构建了1/4车体两自由度主动悬架数学模型及路面激励数学模型,设计了用于主动悬架的PID控制系统和模糊PID复合控制系统,并成功建立了相应的仿真模型。应用MATLAB/Simulink仿真软件,分别在低频大冲击信号及中高车速C级、E级路面激励条件下,同步对两种控制系统进行仿真。仿真结果表明采用模糊PID复合控制策略能大幅度提高主动悬架系统动态调节速度,降低车架垂直加速度峰值,可以有效提高车辆的操纵稳定性和乘坐舒适度。研究对汽车主动悬架控制系统的应用设计具有一定参考价值。     

基于博弈论的8自由度整车悬架参数优化设计

建立了包含座椅垂直振动、车身垂直、仰俯、侧倾振动以及4个车轮垂直振动的整车8自由度悬架物理模型,并应用达朗伯尔原理建立其动力学方程,使用Matlab／Simulink软件对A,B,C不同等级路面激励进行时域模拟仿真。通过模态叠加法对方程进行求解,得到了整车的模态特性和3种路面激励输入下各个自由度位移、速度、加速度等振动响应量。在悬架参数的设定范围内,分析了座椅、悬架、车轮等的刚度、阻尼参数变化对车辆行驶性能的影响;根据博弈论,对多目标优化模型进行博弈分析．利用Stackelberg寡头博弈对多目标优化模型进行求解,计算结果表明,车辆的乘坐舒适度和对路面的损坏等性能指标均有所改善。     

管路结构振动载荷设计与评估技术

基于等效加速度均方根开展管路结构载荷分析理论和方法研究。提出了由结构振动响应功率谱密度直接获取其单模态区域均方根值的等效白噪声激励的简化计算方法,为管路结构载荷分析的过程中实测数据的快速处理提供了依据。文章最后通过实际算例证明了等效载荷分析及其计算方法的有效性,该方法对管路结构载荷设计与评估具有重要的指导意义。     

基于β分布随机数排序的非高斯振动模拟方法

研究了按自谱和峭度产生非高斯随机波形的窗函数调制方法。引进了表征非平稳非高斯随机振动的新参数——跌宕周期,提出了重构非高斯随机振动的新方法——β分布随机数重新排列技术。新的重构方法既可以生成平稳非高斯随机序列又能生成非平稳非高斯随机序列。分析典型结构在非高斯振动激励下的响应,研究跌宕周期对累积损伤的影响,数值计算结果与物理试验结果一致。     

基于有限测点响应的结构动态响应计算

针对结构受多点平稳随机激励的动态响应问题,将虚拟激励法结合矩阵扩阶技术,提出了一种新的结构动态响应计算方法.无需确定结构所受平稳随机激励的具体值,将有限个测试自由度的响应功率谱矩阵进行谱分解,应用虚拟激励法将平稳随机振动问题转化为一个或若干个简谐振动问题;分析虚拟简谐振动方程,将计算模型按在试验模型上所有需监测自由度的规模进行缩聚,基于矩阵扩阶技术,将有限个测试自由度的动态响应扩阶得到试验模型上所有需监测自由度的动态响应.以欧洲航空研究科技组织的基准模型--GARTEUR飞机模型为例,计算结果与仿真测试数据的拟合性好,故验证了所提算法的可行有效性.     

某超高层建筑刚性模型测力试验研究

在4m×3m边界层风洞中对某高295m的超高层建筑分别进行了有、无周边建筑的刚性模型测力天平试验,得到建筑3个主轴方向基底力矩均值和均方根值随风向角的变化情况,通过比较表明周边超高层建筑对其具有较严重的干扰影响;分析了功率谱和相干函数所表现出的力矩频域特性,横-扭方向基底弯矩相关性明显较顺-横、顺-扭两向大;通过敲击试验得到基底弯矩的自由衰减信号,采用HHT变换方法,识别了模型-天平系统在两个主轴方向的一阶频率和阻尼比,并根据频率和阻尼比消除了基底弯矩信号中由于模型非绝对刚性引起的共振响应分量,由此修正得到较为精确的基底力谱和各角度均方根值,为计算风振响应提供了依据.     

非高斯多维随机振动分析

在文中介绍了用乘积模型表征非平稳非高斯随机振动的方法。在乘积公式中,载波控制自谱和互谱,调制波控制峭度和跌宕周期。一个计算模型用以模拟航天结构承受两点加速度激励的应力响应和累积损伤。计算结果表明两个模型适合用作非平稳非高斯多维随机振动的分析。     

板壳组合结构在随机面分布力作用下的响应分析与验证

本文用MSC／NASTRAN软件完成了板壳组合结构在随机面分布力作用下的响应分析研究，并与实验结果作了比较。在确定载荷、建立动力计算模型和模态阻尼比取值等方面进行了较详细的研究，得到了令人满意的结果：典型点加速度响应均方根值的计算结果与实验结果相近，误差低于15％。     

考虑实际齿面的功率四分支传动系统动态分析

针对功率四分支传动系统的动态特性,考虑实际齿面的啮合状况,通过采用集中质量法,建立了该系统的弯-扭耦合动力学微分方程,求解得到系统的频域和时域响应,利用齿面承载接触仿真技术(Loaded tooth contact analysis,LTCA)得到时变啮合刚度激励。结果表明:通过真实齿面拟合和LTCA技术的结合,可以得到更准确的齿轮在不同工况和齿面条件下的力学特性;轮齿修形后,可以减小传递误差,改善齿面的接触状况,使系统的动载荷波动明显减小。     

切比雪夫多项式在动态载荷识别中的应用

依据广义正交域理论,应用一维切比雪夫广义多项式的正交性解决单自由度系统动态载荷时域识别问题,获得了基本计算模型。通过假定数据条件下定频模拟激励动态载荷,根据满足普遍意义的单自由度系统动力学方程计算出系统的加速度响应,结合应用广义正交多项式进行载荷识别的基本计算模型进行动态载荷仿真识别,并将仿真识别结果和激励动态载荷进行比对,对比识别结果,确定一维切比雪夫广义加权正交多项式应用于时域动态载荷识别在理论上具有可行性。在理想条件下,飞行器单处测点满足单自由度系统,应用试验记录的其加速度响应,通过载荷识别计算模型对其动态载荷进行了识别,给出了时域内的载荷识别结果,由于对计算模型及识别对象做了简化处理,在一定程度上降低了动态载荷识别的复杂度,因此,在将结果应用到工程实际中时还需进一步拓展。     

轨道随机不平顺对车辆／轨道系统横向振动的影响

基于车辆－轨道耦合动力学理论，建立了车辆－轨道垂横耦合模型，利用时域数值积分法在时域仿真得到耦合系统的横向随机振动响应，再用周期图法估计出车辆、轨道横向随机响应功率谱密度，利用谱分析详细研究了轨道高低、水平、方向和轨距不平顺对车辆、轨道横向随机振动的影响。结果表明，车辆及轮轨横向表现为低频振动，主要受轨道方向和水平不平顺影响；钢轨和轨枕的横向振动频率分布很广，其低频段主要受轨道方向和水平不平顺影响，而高频段的振动主要由轨面垂向短波不平顺激发。     

边界条件对试件振动响应影响的仿真研究

以某导弹的模型仪器舱为研究对象,在相同的加速度控制条件、相同的控制方式下,对天上飞行状态、地面振动试验状态及基础激励状态时模型仪器舱的随机振动响应进行仿真分析。结果表明地面试验、基础激励这两种边界条件下模型仪器舱的响应与天上飞行状态的明显不同,尤其是共振峰的频率及大小均有较大差别。探讨了该现象出现的原因及对策,为实际工程工作提供参考。     

小波变换在水下航行体出水动响应识别中的应用

在出水过程中,由于空泡溃灭作用,水下航行体结构存在较大的横向弯曲动态响应,内部结构间存在相对运动,当响应较大时有可能发生干涉。本文应用小波变换方法,根据加速度测量数据对水下航行体出水过程中的动态响应进行了辨识,并与试验结果进行了对比分析。小波分析具有良好的时一频定位特性以及对信号的自适应能力,能对信号的高频、短时成分准确地在时域和频域中进行分析。这为水下航行体加速度信号处理提供了有效的分析手段。     

基于功率谱密度法飞机地面变速滑跑动力学分析

提出了飞机地面变速滑跑的非稳态响应分析的新方法,该方法基于频域的功率谱密度法.建立了飞机地面滑跑的起落架分析模型;引入了概率平均意义上的当量线性化方法,用该方法处理了起落架缓冲器空气弹簧、油液阻尼和库仑摩擦力以及轮胎刚度和阻尼等非线性参数.利用变量代换和傅里叶变换导出了非稳态激励下的跑道不平度的功率谱密度函数.导出并分析了具有代表性的飞机重心过载的频率响应函数.工程算例表明,在达到相同的滑跑速度条件下,飞机加速滑跑引起的飞机重心过载响应比飞机地面匀速滑跑引起的飞机重心过载响应小;并且加速度越大,在达到相同的滑跑速度条件下所产生的飞机重心过载响应越小.     

非线性系统对路面非平稳激励的响应分析

在分析总结已有实测资料的基础上,本文提出了路面不平度统计描述的Ornstein-Uhlenbeck过程模型,又引入伊腾随机微分方程,使问题的分析得以简化。 将系统的运动微分方程通过非线性交换从时间域转化到空间域,由此得到一个以空间距离坐标为自变量的变参数非线性方程,时间域内的一般非平稳高斯激励则变换为空间域内容易处理的调幅高斯激励。 本文还提出了非线性多自由度系统在非平稳随机激励和确定性外力的共同作用下,响应分析的等价线性化方法。 最后通过算例,将按本文提出的近似方法计算的结果与Monte-Carlo计算机模拟实验结果,在精度及经济性两方面进行了比较,说明本文发展的近似方法具有一定的工程实用价值和理论意义。     

随机减量技术原理探讨

探讨了从动力系统的随机响应中提取自由振动时间历程的随机减量技术的原理,把通常用的取样本条件作了推广,并考虑了测量噪声的影响。指出位移、速度和加速度响应一律可以看成位移响应而混在一起用于随机减量过程中。分析了激励力带宽和系统本身的特性对随机减量过程和结果的影响:在从一个响应样本函数中取多个独立时移样本时,最小可用时间间隔应近似等于系统的“自由振动衰减时间常数”;最终得到的随机减量函数必须截去时间长度为“激励力自相关时宽”的起始段后,才是系统的自由振动时间历程。     

基于频域重构的激励和响应识别方法

本文提出了一种基于频域重构的激励和响应识别方法,由两组试验获取的激励信号在频域上重新构造出一种新的激励,以新的激励去识别响应信号,从而获取试验中较难实现的激励和响应信号,该方法已成功应用于实际工程试验分析中。     

结构非平稳随机响应分析的Newmark递推算法

基于经典的Ｎｅｗｍａｒｋ响应分析算法，民出了关于结构受随机激励下非平稳响应分析的直接积分步骤。所得到的非平稳随机响应协方差矩阵计算公式是递推性的，计算效率高，易于在计算机上实现。对所导出的算法的稳定性进行了讨论，导出了稳定性准则。给出的算例表明，所导出的步骤具有比传统方法高得多的计算效率。     

复杂非线性结构随机振动环境试验的数值模拟——虚拟振动环境试验系统

介绍了复杂非线性结构振动环境试验计算机模拟过程,为建立虚拟振动环境试验系统奠定基础。振动环境试验的数值模拟包括建模和控制器设计两个核心问题。对复杂非线性结构的计算机模拟具体过程是:首先对被试非线性结构建立非线性有限元模型,并简化成一个低自由度模型;利用低自由度系统和两个反馈测点的加速度设计反馈控制器,使其被控制点响应加速度的功率谱密度达到规范谱型,控制器的反馈即为非线性结构的激励;将激励作用到有限元模型,并做响应计算,验证其响应加速度功率谱密度是否达到预定的规范谱,如果不满足,可重新减缩非线性有限元模型,或另选控制律,重新设计控制器;分析非线性有限元模型的响应,并进行可靠性分析。由振动环境试验的数值模拟过程可发展而成虚拟振动环境试验系统。     

磁流变阻尼器减振特性实验研究

以铝制圆筒自由梁为研究对象,建立了磁流变阻尼器振动实验系统,研究了磁流变阻尼器对结构振动特性的影响以及磁流变阻尼器的减振特性。比较了在有无磁流变阻尼器和阻尼器控制电压不同的情况下结构的频响函数,分别以正弦信号和随机信号对梁进行激励,测试了梁在阻尼器不同工况条件下的振动响应。研究结果表明:仅在较窄的频段内,磁流变阻尼器能够改变梁的振动特性,降低频响函数的幅值;在结构振动的低频区,磁流变阻尼器减振效果明显,在高频区对结构的振动响应影响不大。