基于反步鲁棒控制与改进跟踪微分器的PMSM无传感器控制

为了进一步提高永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)无传感器控制的观测精度,提出了基于反步鲁棒控制与改进跟踪微分器的PMSM无传感器控制方法。首先,建立了PMSM的数学模型。其次,以Sigmoid函数为基础,设计跟踪微分器,实现对PMSM转子转速和位置的观测。然后,为了提高系统的抗扰能力,将反步控制和鲁棒控制相结合,对PMSM调速系统设计了反步鲁棒控制器。最后,设计了双曲正切跟踪微分器对外部负载进行实时观测,并将其补偿给控制系统,达到降低负载扰动对电机转速影响的目的。实验结果表明,该观测器对电机转子转速和位置具有良好的观测效果,同时反步鲁棒控制也具有较高的控制精度,对负载有很好的抑制效果。

基于分数阶全局滑模与Elman神经网络磁链观测的PMSM转矩脉动抑制研究

针对传统直接转矩控制转矩脉动较大的问题,提出一种基于构造分数阶全局滑模控制器和基于Elman神经网络电阻辨识的磁链观测器的PMSM转矩脉动抑制方法。首先,建立了PMSM的数学模型,以磁链和转矩误差建立了分数阶滑模面,设计了分数阶全局滑模控制器;其次,为了通过精确观测磁链来进一步实现转矩脉动的抑制,提出了基于Elman神经网络的电阻辨识方法,然后将辨识结果用于磁链观测器的设计,并与分数阶全局滑模控制器结合,构建了基于分数阶全局滑模与磁链观测的PMSM控制系统,实现对PMSM转矩脉动的抑制。试验结果表明,所提出的基于构造分数阶全局滑模控制器和基于Elman神经网络电阻辨识的磁链观测器相结合的方法可以很好地抑制转矩脉动。

基于帧间隔-总线电压混合特征的汽车ECU伪装攻击识别

汽车的网联化和智能化发展提高了汽车内部总线CAN(controller aera network)网络被入侵的风险。不像以太网具有完善的身份认证机制和加密传输协议,总线CAN网络采用明文传输数据,其报文非常容易被非法ECU窃取和攻击。因此,如何设计车载的入侵检测系统识别ECU的非法篡改和伪装攻击成为当前汽车网络安全研究的重点和难点。基于此,本文提出了基于帧间隔-总线电压混合特征提取的汽车ECU伪装攻击识别技术。首先,借助嵌入式设备的时间戳机制获取报文帧的帧间隔时间;同时,采样汽车总线网络的电压信号,并采用快速信号处理技术获取总线电压的特征参数(如电压众数和边沿时间等),以此构建ECU识别的指纹特征(即混合特征参数,包含帧间隔时间、电压众数、位时间、边沿时间等)。然后,利用轻量化的Softmax学习算法训练IDS模型并在线识别潜在的伪装攻击等非法入侵行为。为了验证所提方法的有效性,本文开展了基于ECU设备的硬件试验测试;结果表明,所提方法对所有合法ECU的识别精度高达98.33%,即可以通过甄别报文消息源头判断非法入侵;并且相较于传统的基于单特征指纹的方法,本文所提方法能够提高7%左右的识别精度。

基于改进的高斯模糊算法的车牌识别系统开发与验证

车牌识别是车辆识别的重要内容,交通管理系统的智能化的发展对车牌识别的准确度、速度、鲁棒性、检测的空间范围等提出了更高的要求。为实现快速、高准确率及高适应性的车辆识别效果,课题组基于图片处理的车牌识别方法,利用改进的高斯模糊算法,基于OpenCV软件进行车牌识别系统设计,以检测距离和检测角度为主要变量,搭建试验平台,以识别的速度,识别准确率及鲁棒性作为主要评价指标进行车牌识别试验验证。38组测试结果显示,除一次极限状态,和一次试错外,该系统均能快速、准确地完成车牌识别工作。

非穿透型齿根裂纹应力强度因子权函数法求解

齿轮齿根是具有非穿透性的三维裂纹,其应力强度因子计算求解难度大且过程复杂。对此应用片条合成权函数法将三维裂纹问题转化为一系列“等效的”薄片单元二维裂纹问题。根据作用在薄片单元上的法向力按照其啮合刚度进行分配,求出作用于每个薄片单元上的法向力,再运用二维裂纹权函数法计算每个薄片单元裂纹应力强度因子。其求解结果与有限元法计算结果十分吻合,最大误差为3.9%。

基于多分支空洞卷积与自适应特征融合的FCOS目标检测算法

基于深度学习的目标检测技术在自动驾驶和机器人视觉领域被广泛应用。针对这项任务,FCOS(fully convolutional one-stage object detection)利用全卷积和无锚框方法实现逐像素目标检测,但原始FCOS仍存在图片特征提取不足,全局特征信息获取不充分和特征融合不理想等问题。因此本研究对FCOS进行改进并应用于图像的多目标检测。首先,本研究使用ResNeSt50代替原始主干网络ResNet50,利用特征图注意力和多路径表示相结合的方式来提高主干网络的特征提取能力。然后,基于多分支空洞卷积构建感受野增强模块(RFEM),以获取更全面的全局上下文信息。最后,在原始FCOS特征融合的基础上,本研究设计了自适应重组特征融合模块(ARFFM),高效的融合了高层特征图的语义信息和低层特征图的细节信息。在PASCAL VOC2007数据集上的实验表明,改进后的FCOS达到了81.2%的平均精度均值(mAP),比原始FCOS算法提升了2.9%,并在大多数类别上表现出先进的性能。同时开展了广泛的消融实验,其中ResNeSt50,RFEM,ARFFM模块分别为基线网络带来了1.2%,2.1%,2.9%的收益,这些改进为小目标及遮挡目标的检测提供了一种新的解决方案。

挖掘机液压——机械复合系统建模与仿真研究

利用三维实体建模软件Pro/E与机械系统动力学仿真分析软件ADAMS建立了挖掘机器人机械子系统、液压子系统模型,并在ADAMS环境中利用参数关联技术,将两个子系统模型集成,建立起挖掘机液压与机械一体化的虚拟样机模型;在此基础上进行了大量的运动学和动力学仿真。研究结果为预见设计方案的可行性及物理样机的试制提供了一定参考;可提高产品开发速度和精度,降低开发成本;具有重要的理论与工程意义。

基于蒙特卡罗法的动力总成悬置系统稳健性设计

建立汽车动力总成悬置系统6自由度动力学模型，并以其6自由度解耦率最大为优化目标，各悬置的垂向刚度为设计变量，总成激励频率及其固有频率为约束，采用能量解耦法对悬置系统进行优化，获得全局优化解。将优化解视为具有正态分布特征的随机变量，应用蒙特卡罗法对悬置系统进行稳健性分析，以考察设计值的变异对目标函数的影响。分析结果表明，设计变量存在微小变化时，设计值能保证悬置系统的稳健性，提高了产品设计的成功率。

液压油液数字建模与仿真

因液压油液的温度、压力及油中已溶解或未溶解的空气量等因素变化时,油液的特性会发生非线性行为变化,从而影响液压系统的性能,为此对液压油的综合特性进行了研究。推导出溶解了空气的液压油液密度及油中空气含量随油液压力、温度变化的函数关系;应用Matlab软件编制的仿真程序,对液压油的非线性特性进行了大量仿真计算,并讨论了影响液压油密度、体积弹性模量的因素。

基于联合仿真的汽车动力总成悬置系统隔振特性研究

基于联合仿真技术,运用Matlab软件对不同悬置元件的试验数据进行拟合,建立非线性悬置仿真模型;通过信息交换接口进行数据传递,在ADAMS软件环境中对汽车动力总成悬置系统隔振特性进行研究,对比分析不同悬置系统的隔振性能,为悬置系统的优化分析、匹配选型提供参考。研究结果表明,基于非线性悬置模型的动力总成悬置系统振动特性更接近于实际情况。

麦弗逊式独立悬架运动分析

运用空间机构运动学方法建立某皮卡车麦弗逊式独立悬架的数学模型,给出其运动特性参数的计算方法。同时还应用ADAMS软件,建立同种悬架和转向系的多体运动学模型,对麦弗逊式悬架的运动进行仿真分析。采用两种方法计算、仿真结果的一致性表明这两种方法都是分析麦弗逊式悬架运动特性行之有效的方法。且使悬架的设计计算更为简单、准确、清晰,在实际应用中提高了工作效率。

基于制造工艺约束的悬架控制臂拓扑优化

基于拓扑优化理论和有限元方法,对一麦弗逊悬架下控制臂进行了拓扑优化分析,为满足优化结果的可加工性,优化中融入了制造工艺约束。优化结束后,根据优化结果的解读,在CATIA软件中生成控制臂三维CAD模型;并基于可靠性理论计算了优化前、后下控制臂的可靠度,分析了拓扑优化前、后控制臂的强度和固有模态。研究结果表明,在现有材料、工艺条件基本不变的情况下有效减轻了零件的质量,优化后的结构能够满足悬架性能及可靠度要求;该研究方法为拓扑优化技术在机械结构零部件优化设计中的创新应用提供了新思路,具有一定的工程指导意义。

液压悬置非线性动态特性仿真研究

针对液压悬置复杂的动态特性,运用流体动力学理论及液压原理,建立了某轿车动力总成液压悬置的非线性数学模型,提出了模拟液压悬置动态特性的一种数值分析方法,并对目标液压悬置的动态特性进行了多工况仿真实验对比。研究结果表明所建模型是正确的、实用的,而且其通用性较强,能为下一步更精确的汽车动力总成悬置系统匹配选型、优化分析、隔振特性研究提供基础。

基于四轮独立制动及整车模型的VSC系统仿真

利用ADAMS软件建立了具有四轮独立制动的整车多体动力学模型,在Matlab环境中设计了PI控制的车辆稳定性控制(VSC)系统,通过定义ADAMS与Matlab两种软件间的数据交换接口将设计的控制系统模型与整车模型相结合,对带有VSC系统的汽车进行了典型行驶工况下的仿真试验。研究结果为设计车辆动力学稳定性控制系统提供了一种有效的验证方法,弥补了现实物理试验条件的缺乏;并为VSC系统在车辆工程中的实际应用提供了一定参考。

基于ADAM S软件的多功能车操纵稳定性仿真研究

汽车的操纵稳定性不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度,而且是决定高速汽车安全行驶的一个主要性能。文章利用ADAMS软件建立了某多功能车(MPV)的整车多体动力学模型,在不同的环境模式下对表征车辆操纵稳定性能的时域响应与频率响应特性进行了大量的计算和仿真,为改进、优化产品提供了重要的参考数据。

汽车方向盘骨架轻量化设计

首先,以某车型方向盘轻量化设计为目标,建立方向盘骨架梁体混合分析模型,依国家及企业标准规定的试验方法和评价指标,对其进行静强度和模态分析,并对分析结果进行试验验证。其次,将骨架截面参数化,以标准规定的方向盘性能评价指标为响应,对不同截面形状参数进行灵敏度分析。最后,以灵敏度分析找出的非敏感参数作为设计变量,以性能评价指标为约束条件,进行方向盘骨架轻量化设计。研究结果表明:文中所提的三步轻量化法高效可行,在满足方向盘法规要求的前提下,能提高方向盘骨架轻量化设计的效率和精准性,该方法对同类机械结构轻量化设计具有一定的工程指导意义。

变论域自适应模糊PID主动悬架控制研究

为提高汽车行驶平顺性和乘坐舒适性,提出一种基于变论域理论的自适应模糊PID汽车主动悬架控制策略,将自适应模糊PID和变论域的在线调整整合在一起,采用变论域模糊控制实现控制系统输入输出论域的自整定,提高控制精度;采用自适应模糊PID控制,提高系统的动、静态特性,形成更优的悬架控制方法。研究结果表明,变论域自适应模糊PID控制主动悬架较传统模糊控制以及模糊PID控制的主动悬架能够更有效的克服路面冲击,减少汽车垂直方向的振动,进一步提高汽车行驶平顺性和乘坐舒适性。

基于场路耦合方法的永磁同步电机温度场研究

针对永磁同步电机温度场精确求解问题,提出了一种场路耦合法来计算电机的温度场。以一台永磁同步电机为研究对象,利用MATLAB/Simulink搭建电机的控制策略,再通过有限元分析软件ANSYS Maxwell和ANSYS Simplorer搭建电机的二维电磁场模型和控制电路模型组成场路耦合模型。基于场路耦合模型计算电机的损耗,并将损耗导入到电机的三维磁热耦合模型中,观测电机在基速工况和弱磁范围内温度场的变化。通过样机实验测试,验证了该方法的精确度,为精确求解电机的温度场提供了依据。

改进天牛须算法的无刷直流电机控制研究

针对传统无刷直流电机(Brushless DC motor,BLDCM)速度控制系统响应慢、精度不高等缺点,提出一种基于改进天牛须算法(Beetle antennae search,BAS)优化PID控制器参数的无刷直流电机速度控制新策略。首先,建立BLDCM转速、电流双闭环调速系统数学模型。其次,在MATLAB/Simulink中搭建BLDCM控制系统仿真模型,实现双闭环控制,电流环采用传统PID控制,转速环采用改进天牛须算法优化PID控制,并进行空载、转速阶跃和突加负载这3种工况的仿真验证。最后,基于TMS320F28335芯片搭建硬件实验平台,进行实验验证。仿真和实验结果均证明,采用改进天牛须算法PID调速控制系统具有良好的动、静态特性、转速响应快,抗干扰性强。

负刚度结构的座椅悬架优化及隔振分析

为进一步提升车辆座椅悬架的隔振性能,利用连杆弹簧负刚度结构与正刚度弹性元件并联的方式,设计了一种具有准零刚度的座椅悬架系统。基于多目标参数协调优化原理,进行了结构参数优化,获得了使座椅悬架刚度动刚度趋于准零刚度的最佳值。通过对座椅悬架隔振系统的动力学响应分析,以及仿真实验,验证了座椅悬架隔振系统优化的有效性。研究结果表明,采用连杆弹簧负刚度结构的座椅悬架系统能有效提升座椅的隔振效果,并可降低系统本身的固有频率,实现低频和超低频隔振。