概率融合的抗侧翻智能主动悬架控制研究

为了提升高质心车辆的侧倾稳定性和平顺性,降低车辆侧翻事故造成的伤亡率,提出一种基于概率融合隶属度函数构建理论的侧翻工况预测和控制方法。首先,通过采集车辆侧翻工况数据,选取车辆状态变量,基于影响权重确定与车辆侧翻相关的关键影响因子。其次,根据时间序列对数据进行时间片段划分,设计动态贝叶斯预测网络,对下一时间片段内车辆侧翻概率进行预测。最后,根据车辆性能参数与控制器参数的映射规则,建立概率融合的Takagi-Sugeno(T-S)模糊隶属度函数,设计车辆主动悬架抗侧翻鲁棒控制器。CARSIM/Simulink联合仿真结果表明,与被动悬架、半主动悬架、多目标控制主动悬架相比,所提方法可以平稳且高效地防止车辆侧翻,提升车辆行驶的安全性。

新型波纹管连接方钢管混凝土拼接柱抗震性能试验研究

为研究一种新型波纹管连接方钢管混凝土拼接柱的抗震性能,以不同节点配筋率、不同节点锚固长度和轴压比为主要研究变量,对1个整浇柱和4个装配柱进行低周往复加载试验。研究分析了整浇柱与装配柱在破坏模式、滞回性能、位移延性等方面的抗震性能差异。结果表明:装配柱与整浇柱破坏模式类似,采用不同节点构造的装配柱与整浇柱在滞回曲线、骨架特性和刚度退化等方面差异不大,装配柱的耗能性能优于整浇柱。各装配柱极限位移角为1/16.7~1/25,满足规范设计要求。在较大轴压比下,装配柱的承载力提升,延性降低。在较大位移角下,装配柱节点抗震性能受焊缝质量的影响较大,建议实际工程中加强焊接质量管理,以保证构件具有足够的变形能力。

基于全局导向的智能车辆路径规划融合算法研究

针对曲线道路的路径规划问题,本文提出一种基于全局导向人工势场法的路径规划融合算法。考虑持续转弯的弯曲道路工况,构建基于变形栅格的栅格地图;考虑道路环境中的行车风险,基于行车风险场理论优化A^(*)算法启发函数从而改进A^(*)算法。改进传统人工势场法的局限性及固有缺陷,在局部路径规划中考虑自车、环境车辆及障碍物的轮廓形状,引入全局导向路径进一步改进人工势场法。以改进A^(*)算法规划路径为全局最优导向路径,设计基于改进人工势场法的路径规划融合算法。仿真结果表明,提出的融合算法可以生成有效的行驶路径,与数据集提取的实车路径接近,且在障碍物环境中规划的路径安全高效,满足车辆的行驶要求。

重型载货汽车长下坡制动控制策略

单一制动器温度升高出现制动热衰退现象后,其余制动器热负荷增加会影响整车制动效能,针对此问题提出了基于制动力观测模型的重型载货汽车长大下坡制动控制策略。首先,利用制动鼓温度能够准确表征制动力的特性建立了制动力观测模型;其次,依据整车制动器热衰退演变机理及车辆制动失稳机理,提出了结合散热量、地面附着率、滑移率及轴载的控制策略;然后,为了实现制动力的跟踪控制,建立了基于MPC制动力优化控制模型;为了验证提出的控制策略,建立了基于TruckSim和Matlab联合仿真模型;最后,进行低温制动工况、高温制动工况和基于滑移率的制动控制策略仿真验证。结果表明:低温工况能够抑制制动器温度的快速升高;高温工况能够降低制动器提前出现热衰退的风险,在保证整车制动效能的同时,预留了必要安全措施时间;基于滑移率的控制策略可以保证车辆制动稳定性。结果表明:所提出的控制策略既能相对均衡地控制制动器温度上升速度,又能避免因某一制动器温度快速升高而增加其余制动器热负荷,且保证制动稳定性,从而提高了重型载货汽车长下坡制动安全性。

考虑灌浆料龄期的钢筋-金属波纹管浆锚连接锚固性能试验研究

为研究钢筋-金属波纹管浆锚连接的锚固性能,设计制作18组连接件,并完成拉拔试验。基于试验结果研究钢筋锚固长度la、灌浆料龄期T与螺旋箍筋约束对浆锚连接锚固性能的影响。试验结果表明,所有锚固钢筋均经历完整的弹性阶段与屈服阶段,最终试件表现为钢筋粘结-滑移破坏、钢筋拉断两种破坏形式。当灌浆料龄期T=3 d时,试件均发生粘结-滑移破坏;当灌浆料龄期T=7 d且锚固长度la≥13d时,试件均出现钢筋断裂破坏;当灌浆料龄期T=28 d时,无配箍试件锚固长度l_(a)=7d时、配箍试件l_(a)=5d时出现钢筋断裂破坏。提高钢筋锚固长度、灌浆料龄期与配置螺旋箍筋约束有利于试件的极限强度提高,并趋近钢筋实验抗拉强度,显著降低钢筋的弹性阶段滑移量,提高初始刚度,提升试件的锚固性能。实际工程中,当孔径比不小于2.6时,为确保3 d与7 d锚固性能,锚固长度应大于13d;为确保正常工作中钢筋充分发挥其力学性能,锚固长度应不小于10d。

基于EMD-SDP图像特征和改进DenseNet车用PMSM故障诊断

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)因转速范围宽、输出转矩大、调速响应快、尺寸小、质量轻等优点被广泛应用于电动汽车驱动系统。受恶劣气候、异常振动和频繁起动-制动工况因素影响,PMSM易发生匝间短路、退磁、轴承磨损等故障。本文针对PMSM相似故障单一维度信号下难区分以及工作条件发生变化时传统诊断方法鲁棒性差的问题,提出了一种基于经验模态分解-对称点模式(empirical mode decomposition-symmetric dot pattern,EMD-SDP)图像特征和改进DenseNet相结合的车用永磁同步电机故障诊断方法。首先,通过实验获取不同状态的电机在多种工况下振动信号,将预处理的振动信号进行EMD处理,求解不同层级本征模态函数(intrinsic mode function,IMF);其次,将原始振动信号转化为SDP图像,对不同层级IMF转化为RGB色彩特征在SDP图像上显示出来;然后,通过融合scSE注意力机制改进DenseNet学习图像数据集构建分类网络模型;最后,按照信号-图像-网络的流程对待测电机状态进行评估与诊断。诊断结果表明:所提出的方法在稳态和变速瞬态工况下均表现良好的性能。在恒速恒载工况下,所提的方法达到最高的故障诊断准确率(99.72%),相比基准的DenseNet的准确率(98.06%)提升了1.66个百分点。改进后的DenseNet模型和DenseNet模型的ROC曲线最接近左上角,AUC均值分别为0.9974和0.9745;在加速恒载和减速恒载工况下,改进后的DenseNet模型也达到了最高的诊断准确率,分别为96.88%和97.08%。AUC均值分别为0.9877和0.9869。本文所提出的方法的总体性能优于传统方法,能有效地用于速度变化时的故障诊断。

阻尼调控下两类动力吸振器的H_(∞)设计与试验

动力吸振器凭借其出色的吸振能力得到了学术界和工程界的广泛关注.然而其对共振频率、阻尼系数等系统参数的高敏感性给系统设计及其应用带来了极大的挑战.传统的油液式黏滞阻尼器难以实现阻尼的有效调节,新兴磁流变阻尼器高昂的造价也限制了该技术的实际应用.近年来可调电磁分支电路阻尼的发展为动力吸振器现场最优调谐提供了新的可行性.文章基于直线式电磁分支电路阻尼器的结构特点,采用永磁体同极对置的方法提升了阻尼器的机电耦合效率,通过数值仿真得出了六段对置式电磁分支电路阻尼器的机电耦合系数及等效阻尼系数.电磁分支电路阻尼器可通过调整外接分支电路的阻抗实现阻尼力的实时调整,并将其应用于悬置式和接地式动力吸振器系统中,实现了两类动力吸振系统基于H_(∞)优化方法的最优化吸振效果,有效抑制了主系统的振动响应.两类动力吸振系统的试验测试结果与理论预测一致,充分证明了可调电磁分支电路阻尼器的有效性,为动力吸振器的进一步发展应用提供了设计准则和依据.

基于电动汽车制动安全检测的短时工况及方法研究

常规的制动安全检测通常采用长时间、极端工况,但可能会失去准确的工作范围。针对这一不足,首先提出一种踏板稳定模式的短时工况试验方法,该方法结合了现有的测试标准,并不限于单一的极端制动模式,而是可以考虑电动汽车的快速稳态运行。在此基础上,基于机器学习对运行片段回归并通过连续拼接构建短时工况。利用短时工况提出一种改进的制动安全检测方法,该方法通过主成分分析对制动片段的特征参数进行降维,同时根据特征参数计算制动片段的重复性距离判断安全隐患。最后,通过在测试台架上跟随短时工况,验证所提出的短时工况和制动安全检测方法的有效性。

轮毂电机驱动电动汽车4WS和DYC协调控制

为了提高轮毂电机驱动电动汽车的路径跟踪能力和操纵稳定性,本文针对主动四轮转向系统(4WS)和直接横摆力矩控制系统(DYC)提出一种新型的协调控制策略。首先,综合考虑车辆的路径跟踪性能和操纵稳定性,建立一种共享转向控制模型,并在此基础上提出基于非合作Nash博弈的4WS控制策略。其次,为了提高危险行驶工况下的车辆侧向稳定性,基于质心侧偏角相平面将车辆状态划分为稳定区域、过渡区域和失稳区域,并分区域建立DYC控制器。再次,为了实现后轮转向与直接横摆力矩的协同控制,建立基于模糊神经网络的ARS/DYC协调控制器。最后,利用CarSim/Simulink联合仿真平台和硬件在环平台,分别进行双移线工况下的试验验证。研究结果表明,所提出的控制策略能够有效地提高车辆在极端行驶工况下的路径跟踪精度和操纵稳定性能。

参数反演法在聚丙烯蜂窝板多层热解数值模拟中的应用

为模拟聚丙烯蜂窝板在锥形量热仪中的热解燃烧过程,研究应用参数反演法,融合微尺度动力学模型和小尺寸热解模型,成功构建了蜂窝板一维多层热解模型。首先,建立基于热重、微燃量热和锥形量热不同试验结果和不同材料结构的模型框架;其次,根据提出的自适应混沌粒子群优化算法和火灾动力学模拟器(Fire Dynamics Simulator,FDS)相结合的参数反演法,求解模型参数;最后,讨论不同模型框架对模型准确性的影响。结果显示:多层材料模型框架比单层材料模型框架可以更准确地预测蜂窝板的热解过程;通过应用微尺度动力学模型,参数反演法可以较准确地求解模型热物性参数;动力学参数和热物性参数之间存在补偿效应,预先获取动力学参数可以提高参数反演准确性。

分布式双电机后驱电动汽车的横摆稳定性控制策略

【目的】为了提高车辆的横摆稳定性,提出了一种三层结构的分布式双电机后驱电动汽车横摆稳定性控制策略。【方法】上层观测器采用扩展Kalman滤波器估计动态前后轴的侧偏刚度,以提高控制系统的模型精度与稳定性;中层控制器采用基于正切函数的滑模控制器对系统误差进行控制,通过调节系统误差调节期望的附加横摆力矩的大小;下层控制器以轮胎利用率之和最小为优化目标,将期望的附加横摆力矩分配到后轴驱动轮上,从而实现弯道行驶过程中车辆的横摆稳定性控制。【结果】仿真结果表明,相比于采用静态侧偏刚度的横摆稳定性控制系统,最大滑模面误差减少了44%,横摆角速度期望值趋近于实际值的程度提高了10.5%。【结论】本文设计的控制策略具有更好的鲁棒性,同时动态侧偏刚度使横摆角速度期望模型的期望值更趋近于实际横摆角速度值。

燃料电池发动机系统多场耦合模型分析与温度控制方法

温度控制是实现燃料电池发动机快速响应、降低能耗与安全运行的保障,而电堆内部热量场与电化学场、流场相互影响,其耦合特性是温度控制的关键。以某中型燃料电池卡车为研究对象,构建“热-电-流”多场耦合模型,通过参数分析确立温度控制关键因素,设计模糊PID温度控制器,并通过多变工况验证控制效果。结果表明,通过所构建的模型能全面分析温度控制关键参数,所提出的控制器能有效提高响应速度,降低散热风扇转速和输出电压超调量,在设置的测试工况与NEDC工况下,温度的超调量分别降低了19.1%与1.64%。可为燃料电池发动机设计与控制提供基础,进一步推动大功率燃料电池的车载应用。

带狗骨式削弱梁段的装配式梁柱节点抗震性能研究

为了防止梁柱节点脆性破坏以及提高梁柱节点的震后快速修复能力,提出一种在地震作用下损伤可控之后可被快速修复的带狗骨式削弱梁段的装配式梁柱节点。为研究该节点的抗震性能与修复能力,对修复试件在内的4个节点试件进行了拟静力试验,通过观测与分析得到了节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、应变分布、位移延性系数等抗震性能指标并对其进行了对比研究。结果表明:与栓焊连接节点和传统骨式削弱节点相比,新型节点具有更高的承载能力、耗能能力与节点转动能力;新型节点在地震作用下能够有效地转移塑性铰,防止脆性破坏;通过更换骨式削弱耗能梁段实现震后节点功能快速被修复的方案是可行的,且修复后的节点承载力与抗震性能仍维持在较高水平。

添加富含乳脂肪球膜乳清蛋白粉对发酵乳代谢组学的影响

目的:研究添加富含乳脂肪球膜(MFGM)乳清蛋白粉(M-WPI)前、后的保加利亚乳杆菌发酵乳中保加利亚乳杆菌存活率,发酵乳风味及抗氧化能力。采用代谢组学分析添加M-WPI前、后保加利亚乳杆菌发酵乳的显著差异代谢标志物及其作用通路。方法:通过样本主成分分析、偏最小二乘判别分析、热图分析和KEGG富集分析等方法确定加入M-WPI前、后发酵乳代谢过程中的差异性代谢产物,并以此分析M-WPI对发酵乳产生的影响。结果表明:在脱脂乳中加入M-WPI,可以提高保加利亚乳杆菌存活率,增加发酵乳的风味及抗氧化活性。采用主成分分析(PCA)和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)共确定77种显著差异代谢物,涉及的主要代谢通路为19条。加入M-WPI后葡萄糖、半乳糖等,代谢物上调,提高了保加利亚乳杆菌存活率;癸酸、苹果酸等有机酸上调,能提高发酵乳的口感及改善发酵乳风味。保加利亚乳杆菌发酵乳中上调的代谢物以氨基酸类较多,其中丙氨酸、天冬氨酸和泛酸等参与β-丙氨酸代谢,与发酵乳抗氧化活性提高有关。本研究为加入M-WPI发酵乳营养评价以及相关加工技术和产品开发提供参考。

考虑前车信息的CNN-BiLSTM的短时车速预测

提出一种考虑跟车信息的基于卷积神经网络(CNN)和双向长短时记忆神经网络(BiLSTM)车速预测模型,引入白鲨优化算法(WSO)对模型的超参数进行优化。综合考虑跟车时的前车信息和其他影响车速的因素,通过驾驶人在环平台采集相关数据,确定了加速踏板开度、制动踏板开度、自车车速、相对车距、相对车速、自车加速度6种变量作为WSO-CNN-BiLSTM模型的输入。通过数据的样本熵值确定变分模态分解的模态个数对数据进行降噪处理。仿真结果显示,考虑前车信息的多输入预测模型相比单一输入预测精度有所提高,且所建立的模型与SVR(support vector regression)、LSTM、CNN和TCN(temporal convolutional network)相比,RMSE值分别降低了63.39%、11.45%、58.45%、42.58%,MAE值分别降低了59.09%、8.09%、57.29%、38.99%,提高了车速预测精度。

大功率氢燃料电池动力系统节能优化策略研究

燃料电池汽车动力系统温度与氢气消耗量均为评价其性能的重要指标,为提升大功率燃料电池动力系统热量控制效率和燃料经济性,通过构建大功率氢燃料电池动力系统模型,分析冷却系统等辅助部件能耗,在保证温度控制的基础上设计基于模糊逻辑控制的功率分配策略,提出以总氢耗最小为目标的热量与功率协同优化控制方法。结合115 kW燃料电池卡车整车参数,在Matlab/Simulink平台下进行控制策略及其优化策略的仿真分析,研究结果表明,相较于功率跟随控制策略,采用协同优化控制策略的百公里等效氢耗分别降低了8.04%和9.9%,证实了该策略在节能优化方面的有效性。

基于手机信令数据的城市居民动态OD矩阵提取方法

现有的城市居民出行调查周期较长,交通小区划分粒度粗糙,导致调查不能及时准确地获取居民出行信息。针对该问题,提出了一种基于手机信令数据的城市居民动态OD矩阵提取方法。首先,针对信令数据中的两种复杂噪声:乒乓切换和漂移数据,提出了基于窗口阈值的检测与等效位置替换方法,以及复杂漂移点的检测和标记处理方法;然后,提出一种改进的ST-DBSCAN聚类方法,引入一种等时化方法将时间信息与空间信息相结合,识别出行过程中的驻留点;最后,基于地理信息系统构建含有道路关键节点的路网,将居民出行OD与路网节点相匹配,有效推导出城市居民动态OD矩阵。实验结果表明:与ST-DBSCAN算法相比,所提改进的ST-DBSCAN算法在聚类效果和识别速度上分别提升了6.10%和5.26%;与统计方法和二阶统计量方法相比,基于改进的ST-DBSCAN算法的动态OD矩阵提取方法在均方误差(MSE)上分别降低了16.98%和21.55%。以北京市为例,运用提出的动态OD矩阵提取方法,能够及时有效地分析城市居民日常与高峰时段的出行特征。

多工况荷载作用下内嵌H型钢钢管混凝土柱的受力性能

在简单钢管混凝土组合柱中内嵌H型钢,形成新型组合结构柱,为研究新型组合结构柱的受力性能,对其进行纯弯、压弯、扭弯、压弯扭4个工况的试验研究。为满足试验过程中的加载需要,设计制作了一套适用于多工况模拟的加载装置。在复杂荷载加载中,对于有轴压参与的工况,控制轴压比为0.24;对于有扭弯的工况,控制扭弯比为0.34。通过对4个试件的加载试验,分析其扭矩-扭转角滞回曲线、弯矩-位移滞回曲线、扭矩-扭转角骨架、弯矩-位移骨架、力学特征及刚度退化等指标,对结果及其产生机理进行分析。结果表明,在复杂荷载作用下,该新型组合结构柱受力性能良好。基于试验结果提出在工程实际中使用该新型结构柱的基本建议。

饱和砂土液化特性的振动台试验研究

基于地震模拟振动台试验,配制3组不同平均粒径和3组不同细粒含量的6个砂土模型,通过埋置于砂土内部的传感器监测模型内部不同位置的超孔隙水压力等指标,分析砂土模型内部的超孔隙水压力时程曲线及孔压比时程曲线,归纳出地震波加载峰值、砂土平均粒径、细粒含量及埋置深度等因素对饱和砂土液化特性的影响规律。试验结果表明:随着地震波加载峰值的增大,砂土模型液化程度逐渐增大,液化势逐渐增大,抗液化强度逐渐减小;随着砂土埋置深度的增加,砂土细粒含量的增加,砂土平均粒径的增加,砂土模型液化程度逐渐减小,液化势逐渐减小,其抗液化强度逐渐增大。同时,试验结果还表明,砂土液化各影响因素对砂土液化的影响程度依次为地震波强度>砂土埋置深度>砂土平均粒径、细粒含量。试验结果可为后续数值模拟的参数选取提供支持,为研究其他因素对砂土液化的影响提供参考。