波形梁护栏端头事故仿真分析与解决方案

车辆正面碰撞圆头式和地锚式端头时会发生恶性事故,建立有限元模型,分析事故形态和原因,提出一种新型端头结构形式,并对其可行性进行研究.研究结果表明,正面碰撞圆头式端头时,会发生波形梁板刺穿车体的事故;正面碰撞地锚式端头时,会发生翻车的事故;圆头式端头不能移动且面积小是波形梁板插入车体的主要原因;车辆爬升地锚式端头是翻车的主要原因;通过仿真和试验证明新型端头利用卷曲波形梁吸收车辆动能,避免波形梁插入车体和翻车事故,保护乘员安全.     

轿车侧面壁障碰撞与侧面柱碰撞的仿真试验研究

汽车侧面碰撞是造成乘员重伤和死亡的主要交通事故形态之一,包括车对车和车对障碍物两种碰撞形式.同时开展侧面壁障碰撞(车对车)和侧面在碰撞(车对障碍物)的研究对于提高车辆侧面碰撞安全性具有重要意义.首先通过Benchmarking技术建立了与实车尺寸一致的某轿车整车有限元模型,通过计算机模拟仿真的方法,并结合实车正面碰撞的结果验证了模型的有效性.然后,分别根据ECE R95和Euro-NCAP法规的要求进行了侧面壁障碰撞和侧面柱碰撞的仿真试验.通过对比分析两种侧碰仿真试验下车体的变形情况及假人各部位的伤害指标,发现侧面柱碰撞会引起较大的车身变形,对假人头部,胸部等会造成更大的伤害.因此,为了进一步改进车辆的侧面碰撞安全性和降低乘员损伤风险,建议在汽车侧面碰撞安全认证试验时,同时进行两种形式的侧碰考核.     

磁浮轨道巡检车侧向动力学研究

为研究一种新型磁浮轨道巡检车的侧向动力学性能和评价其导向系统的安全性,建立了11自由度的车辆动力学模型,模型着重考虑了巡检车的侧向位移、侧倾和横摆运动。在MATLAB环境下建立和求解了模型的微分方程,仿真分析了以稳定速度通过曲线轨道时车辆的动力学响应。结果表明,车辆在未设轨道超高的情况下通过曲线轨道时,内侧的导向弹簧受力变化较大,外侧受力变化较小;车辆在通过曲线轨道时会有较明显的横摆运动;车速的变化对导向力和横摆运动有较大的影响。     

FDA-MIMO雷达稳健抗主瓣距离欺骗式干扰技术

频率分集阵(frequency diverse array, FDA)多输入多输出(multiple-input and multiple-output, MIMO)雷达可利用距离维自由度在发射-接收频率域内对欺骗式干扰进行抑制。但当存在目标导向矢量失配和协方差矩阵估计误差时,其抗干扰性能损失严重。针对该问题, 在FDA-MIMO雷达中提出了一种基于稳健波束形成的抗干扰方法。首先, 对剔除了残留噪声的Capon谱估计器在信号(或干扰)域内积分来构造期望信号(或干扰)导向矢量; 然后, 利用不同信号导向矢量间的正交性获得干扰功率并重构干扰加噪声协方差矩阵; 最后, 用更精确的导向矢量和重构矩阵计算自适应波束形成器的最优权值, 提高干扰抑制性能。仿真实验验证了所提方法的有效性。     

基于改进模糊评价法的无人艇碰撞风险计算

为了解决传统模糊评价模型在船舶风险评估中多仅适用远距离场景,以及缺乏考虑《国际海上避碰规则》(International Regulations for Collision Avoidance at Sea, COLREGs)等问题,提出一种改进的模糊评价法,用于计算水面无人艇(unmanned surface vessel, USV)的碰撞危险度。该方法采用四元船舶领域确定模型中的安全距离,并通过行动域模型明确模型中碰撞威胁距离。同时,将两船是否构成紧迫危险局面引入到碰撞危险度的计算中。实验结果表明,改进后的方法能够适用于近距离水域的USV碰撞危险度计算,同时满足COLREGs的要求和航海避碰实际情况。     

偏置追尾事故车辆运动学参数仿真研究

为了深度研究追尾事故车辆的运动行为,在PC-Crash仿真环境下建立车辆追尾事故模型,考虑相对碰撞速度、偏置度和追尾车辆碰撞前减速度、车轮转角等变量,获得车辆的加速度、横摆角和横摆角速度等运动学参数。研究结果表明：偏置度为20%时,追尾车辆和被追尾车辆的横摆角最大,易诱发侧翻或碰撞固定物等二次事故;两车相对碰撞速度越大,追尾车辆和被追尾车辆的最大加速度越大而碰撞持续时间越短。研究结果可为驾驶人的行为决策、事故再现以及车辆的安全设计提供理论依据和数据支撑。     

基于虚拟样机技术的某车辆性能仿真研究

在ATV提供的模型库的基础上,建立了某车辆的多体系统动力学模型,在体现履带车辆的动力性与机动性的特种路面上,对它的行走姿态进行了仿真。该模型有两条履带系统,每条履带系统由诱导轮、负重轮、主动轮、托带轮和108块履带板组成,整个模型共有1674个自由度。按照总体给定的条件,对四种典型情况进行了动力学仿真:(1)爬越32度坡;(2)跨越2.8米宽的壕沟;(3)翻越0.8米高的垂直墙;(4)10度起伏路面的直驶。成功地向模型中施加了车辆的牵引工况,建立了四种典型路面文件,编写了求解大模型虚拟样机的内存动态管理库,解决了车辆在爬坡过程中的“打滑”问题。并仿真计算了悬挂系统、行动系统与表达整车总体性能的力、力矩、速度与加速度等物理量的大小。通过上述仿真分析,为评价车辆的越野性能、动力性能和机动性能以及在设计阶段了解方案设计、总体布置以及动力等对整车性能的影响方面提供了可靠的定量的参考依据。     

基于SVM与Mean-Shift的非刚性目标跟踪框架

针对动态背景下,序列图像中的非刚性目标跟踪问题,提出了一种基于支持向量机(support vector machine,SVM)和均值移动(Mean-Shift)的序列图像目标跟踪框架。在初始图像中选择跟踪目标所处的矩形框,将目标框周围一定范围的像素作为背景。以目标和背景数据训练SVM二值分类器。运用得到的分类器对下一帧图像相同区域内的像素分类,得到二值的置信图(confidence map),在置信图范围内运用Mean-Shift算法求得当前目标位置,移动目标框和背景框的中心到目标位置,以10%的比例缩放目标框并选择最优者以适应目标尺度变化。以此时的目标像素和背景像素训练新的SVM分类器,进行下一幅图像的跟踪,直至完成整个序列图像跟踪任务。实验证明,该方法适用于动态背景及非刚性目标的跟踪,且实时性较好。     

基于缓解共址干扰的低碰撞区系列构造和分析

针对跳频码分(FH-CDMA)组网通信中所面临的频率碰撞问题,论述了跳频组网方式与汉明相关的关系,提出了一种利用低碰撞区(few-hit zone,FHZ)系列来缓解共址干扰的方法,低碰撞区对FHZ码的构造方法进行了分析.结果表明,在准同步的条件下,利用该方法所构造的系列具有较好的性能,与零碰撞区(no-hit zone,NHZ)序列相比能提供更多的用户地址码,可有效地减小跳频码分组网系统的共址干扰.     

积水条件下考虑行车安全的车辙长度仿真分析

车辙是引起雨天车辆发生水漂现象的重要因素之一。通过分析车辆在积水路面上的横向稳定性和操纵性机理,提出了一种在积水条件下考虑行车安全的车辙安全性评价方法,应用Car Sim软件模拟不同车速条件下汽车的侧向加速度和横向偏移量,建立了车辙严重程度评价指标。研究表明,当汽车行驶速度超过80 km/h时,汽车侧向加速度和横向偏移量增长较快,且极易超过安全阈值;在积水路段,汽车的横向偏移量一般会首先超过安全阈值,而当车辙长度达到失稳的安全阈值时,汽车操纵稳定性将变为0。     

基于NMPC的无人机自主防撞控制方法

针对非合作条件下的无人机自主防相撞控制问题,在分析无人机与入侵飞机在三维空间几何关系的基础上,提出并证明了相撞冲突判决准则,定义最小间隔和剩余冲突消解时间衡量无人机与多入侵飞行器间的冲突紧急程度,建立了无人机自主防撞最优控制模型。基于非线性模型预测控制方法建立三维空间无人机自主防撞控制算法,运用剪枝搜索方法提高算法求解时效性。仿真实验表明,所提算法实现多无人机高动态环境下的防撞控制,能够有效降低无人机飞行安全威胁。     

秘书问题的一种实用策略

“截止阀法则”是秘书问题中最常使用的一种决策方式, 但在目前的应用中普遍不涉及标杆策略变化的情况, 更缺乏对阀值和标杆关系的定量分析. 有鉴于此, 推导了由阀值和标杆到期望排名的计算公式, 指出在秘书问题中“比决策时机 更重要的是决策的参照标准”, 进而提出一种以苏格拉底“三分决策法”为基础的、可应用于实际的简化策略: 当选项总量低于100时, 以总量的1/3为样本, 并以1-3号标杆为参照选取目标. 对比分析表明, 该策略可操作性强, 性能优越, 其有效性可达到理论最优期望 的95%以上.     

电传动履带车辆动力性能协同仿真与试验研究

为了把某轻型履带车辆的机械传动系统改装成双电机独立驱动电传动系统,提出了驱动系统中感应电机、侧传动性能参数与整车设计参数和动力性能参数之间的合理匹配理论。借助动力学分析软件RecurDyn和控制系统分析软件Matlab/Simulink,对整车行走系统及电机驱动系统进行了混合建模和协同仿真,提出了转矩控制策略,分别从协同仿真和实车路况试验两方面对整车动力性能指标进行了客观评价。动力性能指标的仿真结果和试验结果均说明了电机驱动系统和整车参数的匹配是合理可行的,协同仿真模型及控制策略是正确的,体现了电传动履带车辆具有优越的动力性能。     

中低速磁浮列车导向工况下电磁力特性仿真

中低速磁浮列车通过U型电磁铁铁芯和F型轨道磁极相互错位产生横向电磁拉力,来迫使列车导向,其导向电磁力大小对列车运行安全有直接影响。针对中低速磁浮列车用混合悬浮电磁铁存在横向偏移和纵向偏转两种典型导向工况,建立三维数值模型,并进行仿真计算表明:在同样间隙和线圈电流下,电磁铁横向偏移越大,或纵向偏转角越大,所产生的悬浮力越小,而导向力越大;且导向力比悬浮力呈更大的变化趋势。在最大允许机械偏移情况下,混合电磁铁较传统纯电励磁形式的悬浮电磁铁的导向能力略有降低。     

武器快速飞行的碰撞解算

空战仿真中,由于仿真系统采用时间帧周期方法调控系统的解算,致使导弹等武器的飞行弹道呈离散函数变化,而导弹等武器的飞行相对于靶标(运动或静止)是一个快速运动,这样,武器与靶标的碰撞解算就会引出很多误差问题。针对这个问题,建立了武器与靶标碰撞的适应度模型,提出了用启发式搜索方法检测碰撞点的算法。     

自行车碰撞事故的动力学响应仿真

基于多刚体动力学计算方法,通过对一起真实汽车碰撞自行车事故的仿真再现验证了模型的正确性,研究了碰撞后自行车骑车人的动态响应和身体损伤。然后分析比较了汽车对自行车不同碰撞速度下,骑车人的动态响应和损伤差别,模拟结果表明碰撞车速高低会影响骑车人身体部位与汽车的碰撞点位置及人体受到伤害的严重程度,以此可为鉴定类似碰撞事故起辅助参考作用。     

电动汽车驱动电机离散MRAC研究

电动汽车驱动系统是电动汽车的关键技术之一,离散模型参考自适应控制方法用于电动汽车驱动电机的控制将更好地提高电动汽车驱动系统的性能。首先建立电动汽车驱动电机离散化的数学模型,提出性能指标,建立参考模型。在此基础上探讨了自适应控制方法的设计,推导出了离散模型参考自适应律。仿真研究表明采用离散模型参考自适应控制方法设计的电机驱动系统性能明显优于PID控制系统。实验结果验证了方案的可行性。     

电动汽车驱动效率仿真研究

由于环境污染和能源危机，世界各国加快了电动汽车的研制步伐。驱动效率是电动汽车研究的一个重要性能参数，对电动汽车的行驶性能、能量消耗和续驶里程有一定的影响。通过建立电动汽车的整率动力学模型和仿真研究，分别对单电机和双电机结构下前轮驱动与后轮驱动的整车疆动效率进行分析，得出了电动汽车的高效率驱动形式。