激光间接驱动柱几何内界面减速段的流体力学不稳定性实验研究

研究收缩几何下的流体力学不稳定性增长对于惯性约束聚变靶丸降低流体力学不稳定性增长和混合的优化设计具有重要的作用。在神光100 kJ激光装置上开展了辐射驱动柱几何内界面减速段的流体力学不稳定性实验,观测到模耦合现象,以及收缩几何独有的Bell-Plesset(BP)效应,理论预估BP效应导致的扰动增长与实验结果基本一致。实验中观察到驱动不对称性引入的2阶模扰动,M2不对称性约为11%,提出了通过增加黑腔长度来优化驱动不对称性的方法。柱几何流体力学不稳定性增长研究将有助于理解收缩几何效应在高能量密度条件下对流体力学不稳定性增长的影响,为优化惯性约束聚变靶丸设计提供帮助。

ICF流体力学不稳定性实验中调制传递函数的测量

在流体力学不稳定性实验中,实际X光强度分布经过成像系统后会发生改变。要准确得到实际的光强分布,必须对系统的调制传递函数进行精确地测量。通过对刀口图像分析得到了系统的线扩散函数,再对其进行傅里叶变换得到调制传递函数,最后通过维纳滤波和约束最小二乘方滤波两种方法对图像进行了重建,得到比较清晰的边界情况和图像轮廓。

直接驱动柱内爆流体力学不稳定性数值模拟

给出了LARED S程序对直接驱动柱内爆流体力学不稳定性模拟的物理方程,介绍了一种直接驱动柱内爆靶的结构,给出了模拟中使用活动网格追踪和其他一些需要注意的问题。对OMEGA激光器直接驱动柱内爆实验物理模型进行了简化处理:使用理想气体状态方程,假设烧蚀层、标识层和内部填充材料为同一介质,只在密度上有差别;采用全电离和单温近似,在内爆过程中仅考虑热传导过程而忽略辐射和非局域电子热传导等过程的影响。模拟结果表明:LARED S程序与LASNEX程序的计算结果基本上符合。

ICF流体力学不稳定性实验用柱状激波管的研制

在惯性约束聚变(ICF)实验中,点火靶丸表面(界面)的粗糙度和缺陷所产生的流体力学不稳定性是决定点火成功与否的关键因素之一,设计和研制流体力学不稳定性分解实验用靶是解决该问题的主要技术手段。结合国内外的研究现状和神光-Ⅱ激光装置的特点,设计并研制了一种新型柱状激波管。该靶型由三种介质组成,分别为调制聚苯乙烯(CH)圆片、柱状碳气凝胶(CRF)和CH微套管。调制CH圆片和柱状CRF通过微加工技术装配到CH微套管内,封装后形成柱状激波管。介绍了该靶型的设计原理和详细的制备工艺,并对相应的靶参数进行了测量。结果表明:柱状CRF气凝胶具有较好的成型性,长度、直径和密度分别为1000μm、730μm和250mg·cm-3;CH圆片的厚度和直径分别为15μm和730μm,表面调制图形的周期和峰谷差分别为100μm和4.3μm;实验得到的柱状激波管的轴向和径向最大装配误差分别为2μm和3μm。

双绝热近似下磁流体力学线性稳定性原理

本文得出了双绝热近似的磁流体力学能量积分关系式。分析表明这种磁流体力学系统是保守的，可以采用运动方程或能量原理方法分析系统的稳定性特性。本文从控制方程组出发讨论了线性稳定性的基本原理，指出纵向压力增值有助于系统的稳定性。

一类生物流体力学模型的稳定性

在研究颅内压集中参数模型的基础上,改进自适应的龙格-库塔法对一类生物流体力学模型进行数值模拟。通过合理控制计算量,得到了微分方程近似解的局部截断误差的估计。使用矩阵特征值分析微分方程的稳定性,在实际生理范围内变化模型参数,得到特征值随参数变化的关系,指出模型中存在实部为正的特征值。文章还讨论了控制矩阵特征值的变化对数值方法稳定步长的影响,并得到步长的取值范围。通过理论分析,得到控制方程的解随时间的发展和模型中生理参数的选取相关。分析了特征值变化的稳定性和参数的关系,并对模型进行改进,讨论其稳定性的情况。

磁流体力学平衡位形计算及其不稳定性模拟

论述了托卡马克等离子体磁流体力学平衡位形重建与计算、不稳定性计算与分析模拟研究中的主要技术。介绍该领域计算机模拟与仿真研究的进展与主要成果,对环流器二号托卡马克装置上典型的偏滤器位形的平衡重建及磁流体稳定性进行了模拟。

中国科大在流体力学界面不稳定性方面取得进展

中国科学技术大学工程科学学院教授罗喜胜、陆夕云等在汇聚激波诱导的流体力学界面不稳定性研究方面取得突破性进展．在国际上首次通过实验得到了汇聚激波管中界面扰动的演化规律，发现在反射激波再次作用之前界面扰动会出现衰减，证明了在汇聚激波作用下存在轻重界面减速引起的Rayleigh-Taylor稳定性。

分布式电动车转向横向稳定性力矩适应性分配策略

为了提高分布式驱动电动汽车转向行驶的横向稳定性,基于Matlab/Simulink和CarSim建立了分布式驱动电动汽车二自由度动力模型,并设计了车辆的横向稳定性控制策略。控制系统由上下两部分组成:上层力矩计算控制器,主要基于PID控制策略计算车辆所需的附加横摆力矩;下层力矩分配控制器,根据车辆转向行驶时所需附加横摆力矩的大小,在差动驱动、差动制动、摩擦制动3种力矩分配方式中选取相适应的分配方式将力矩合理分配到各个轮毂电机上。研究结果表明:所设计的横向稳定性控制系统最大能够使车辆横摆角速度减小58%,并且可以良好地追踪理想质心侧偏角,且波动减少,有效提高了车辆转向行驶时的横向稳定性。在差动驱动分配方式控制下车辆对追踪期望速度具有良好的效果;车辆所需附加横摆力矩较大时,下层力矩分配控制器采用差动制动、摩擦制动分配方式将牺牲对期望速度的追踪。

分布式驱动电动汽车横向稳定性抗饱和滑模控制

【目的】探讨轮毂电机输出转矩的幅值和响应速度饱和的问题。【方法】以分布式电动驱动汽车为研究对象,结合二阶嵌套饱和函数对滑模控制进行抗饱和设计,并基于轮毂电机的峰值转矩及其在台架试验中的实际响应设计抗饱和滑模控制器的上下限参数。【结果】抗饱和滑模控制器能严格限制直接横摆力矩的幅值和变化速率,能极大地提高极限工况下车辆的横向稳定性。【结论】本文提出的方法有效解决了极限工况下轮毂电机易陷入饱和的问题,避免了因车轮滑移导致车辆失稳。

温室电动拖拉机旋耕稳定性时序分析与前馈PID控制方法研究

针对温室小型农机对地面平整度敏感,微小的地面起伏便会造成机具俯仰的情况,基于课题组已开发的温室电动拖拉机,将基于时间序列分析的角度预测方法引入前馈PID控制(Angle prediction and feedforward PID,APF-PID),解决了温室旋耕作业中因机具俯仰而出现的响应性差、耕深不稳定和功率突变的问题。建立了温室电动拖拉机旋耕作业的功率模型,并建立了俯仰角-耕深的转换矩阵,得到了旋耕系统实际耕深的转换值;采用时间序列分析预测机身俯仰角,并作为旋耕系统的扰动输入;结合耕深的转换值和预测得到的扰动,采用APF-PID控制器调节旋耕系统的提升机构,将旋耕机维持在目标耕深;在温室内未旋耕和已旋耕的两种地块进行实车试验。结果表明:俯仰角时序预测模型的相关系数可达0.983 2;APF-PID控制的控制性能优于PID控制,在目标耕深6 cm的测试路面中,APF-PID在两种试验地块上的平均耕深分别为6.47 cm和6.44 cm,均方根误差为0.80 cm和0.72 cm,绝对平均误差为0.67 cm和0.58 cm,耕深稳定性系数为89.95%和91.30%,消耗的总能量较PID控制分别降低4.18%和19.13%,较好地实现了温室电动拖拉机旋耕稳定性控制,满足温室作业需求。

轮毂驱动电动车辆动力学稳定性滑模控制策略研究

为了提高轮毂驱动电动车辆的操纵稳定性,理论分析了车辆横摆角速度和质心侧偏角对于车辆稳定性的影响.设计了基于滑模变结构控制理论和直接横摆力矩控制的双层控制器.在Carsim中搭建了四轮轮毂电机驱动车辆仿真实验平台,并进行了Carsim/Simulink联合仿真,在标准换道工况下,分别验证了基于质心侧偏角的滑模变结构控制和基于横摆角速度的滑模变结构控制策略的效果,验证了双层车辆稳定性控制策略的有效性和稳定性.

纯电动商用车集成驱动桥质量对操纵稳定性影响规律的研究

为研究集成式电驱动桥纯电动商用车的操纵稳定性,利用Adams/Car建立了车企某集成式电驱动桥纯电商用车整车模型,采用国标试验方法与评价指标分别进行了蛇形试验、方向盘角阶跃试验和方向盘角脉冲试验的仿真实验,分析了方向盘输入曲线和横摆角速度变化曲线及非簧载质量对整车操纵稳定性的影响规律。研究结果表明,汽车侧向加速度峰值、横摆角速度峰值随着电动集成驱动装置质量的增加而增大,簧下质量每增加100 kg,蛇形试验工况下的最终得分降低0.915%,方向盘角阶跃试验最终得分降低0.32%,获得了非簧载质量对操纵稳定性影响的具体规律。

四轮独立驱动电动汽车轨迹跟踪及稳定性协调控制

针对紧急避障轨迹跟踪和车辆稳定性多目标控制问题,以四轮独立驱动智能电动汽车为研究对象,提出一种分层结构的轨迹跟踪及稳定性控制方法,上层控制器采用线性时变模型预测控制(LTV MPC)生成期望前轮转角和附加横摆力矩,并通过PID速度跟踪将车速变化考虑到模型预测优化求解中生成总需求转矩,下层控制器采用二次规划将上层计算的广义力最优分配给四个车轮。其中,预测模型为8自由度车辆模型,被控对象为14自由度车辆模型,并建立联合工况刷子轮胎模型。不同车速,路面附着条件以及有无稳定性控制的双移线工况仿真结果表明,所提控制方法具有较好的鲁棒性和轨迹跟踪性能,极限工况下在保证车辆稳定性的同时提高了轨迹跟踪精度。

分布式驱动电动汽车侧向稳定性集成控制策略综述

以不同控制策略协调工作效果为目标,从分布式驱动电动汽车整体结构和控制结构出发,结合汽车侧向稳定性内部耦合原理的分析,对分布式驱动电动汽车侧向稳定性集成控制策略进行综述。针对分布式驱动汽车的整体结构,总结了汽车整体结构的发展以及针对驱动电机的两种不同结构,分析了分布式驱动电动汽车常见的分散式、集中式和分层式控制结构的优缺点,整理出了分布式驱动电动汽车侧向稳定性集成控制策略实现的参数判断工作区间法、实验计算权重法和算法协调法等3种方法。最后,对分布式驱动电动汽车侧向稳定性集成控制策略进行了总结和展望。

基于RBF滑模控制的分布式驱动电动车辆转向稳定性研究

分布式驱动电动车辆四轮转矩独立可控,驱动电机响应较快、传动链短,但在转弯时由于车轮纵向力和侧向力之间的耦合关系,使车辆容易发生侧滑风险。因此,为提高分布式驱动电动车辆的转向稳定性,文章提出基于径向基函数(RBF)神经网络改进的滑模控制策略。整车采用分层控制结构,上层采用滑模控制器对横摆力矩进行控制,为避免“抖振”问题,引入RBF神经网络对传统滑模控制算法中的滑模增益进行优化改进;下层驱动力分配层根据轮胎垂向载荷的动态转移特性对四轮转矩进行合理分配,使其满足整车驱动力和附加横摆力矩需求,最后在CarSim和MATLAB/Simulink中进行联合仿真。结果表明,改进的滑模控制器在高速工况可以减小汽车前轮转角,转弯时横摆角速度、质心侧偏角分别可降低0.1 rad/s和0.01 rad,低速工况下横摆角速度和质心侧偏角分别可降低0.12 rad/s和0.013 rad,有效地改善车辆稳定性。

分布式驱动电动汽车稳定性控制研究综述

分布式驱动电动汽车具有可控自由度高、响应速度快等优点,是新能源汽车的重要发展方向之一,针对分布式驱动电动汽车稳定性控制的研究也越发深入。文章主要从车辆动力学和稳定性控制器设计两方面介绍目前国内外分布式驱动电动汽车稳定性控制现状,并对稳定性控制技术当前存在的优缺点进行总结和展望。

低附着路面条件下四轮独立驱动转向电动车稳定性控制研究

针对四轮独立驱动转向车辆在低附着路面的稳定性问题,提出了一种协调稳定性控制器。首先,基于模糊理论设计了主动后轮转向(active rear wheel steering,ARS)控制器,实现减小质心侧偏角的效果;然后,基于等效滑模变结构设计了直接横摆力矩控制(direct yaw moment control,DYC)控制器,以控制横摆角速度为目标;最后,基于Carsim/Simulink仿真平台搭建稳定性算法模型,进行了低附着系数双移线工况仿真对比。结果表明,所提出ARS和DYC协调控制算法能有效改善车辆在低附着路面上的行驶稳定性。