扰流板对子母弹翻转角速度的影响

子母弹在抛撒内弹道过程结束时子弹产生的翻转运动对抛撒有效性影响很大,为研究子弹翻转角速度的形成机理和控制规律,对中心燃气式抛撒内弹道过程进行了两相流建模和仿真计算。通过仿真结果与实验结果的对比验证了模型的可行性。设计了一种置于燃气流场中的扰流板,得到了子弹翻转角速度随扰流板径向位置增大而单调递减的变化规律,揭示了流场中涡旋及其伴生的负压区对子弹翻转角速度的影响机理,研究成果可以为子母弹抛撒系统的设计和改进提供理论基础。     

基于自适应Kalman滤波的汽车横摆角速度软测量算法

利用参数软测量技术,提出了基于自适应Kalman滤波和汽车两自由度动力学模型的横摆角速度软测量算法．该算法实现了横摆角速度的线性最小均方误差估计,且可对汽车行驶过程中的系统噪声和观测噪声统计特性进行在线估计．仿真与场地试验结果对比验证了该算法的有效性,同时软测量技术的采用也为汽车状态参数测量提供了一条可行的、准确且低成本的研究思路。     

电驱动铰接车本身质量偏置对转向操稳性的影响

根据电驱动铰接式自卸车的结构特点,提出一种考虑车身侧倾和质心偏置情况下的车辆运动模型,通过计算其稳态转向过程中的横摆角速度增益、侧倾角增益以及不足转向系数来建立横摆角速度与侧倾角的理论关系,论述前、后车体质心偏置对车辆操纵稳定性的影响。研究结果表明:分析计算和试验验证的结果基本吻合;铰接式车辆以不同车速稳态转向时横摆角速度与侧倾角呈现出一种抛物线关系,且前、后车体质心偏置对车辆转向过程中的操纵稳定性有着不同的影响规律,该研究可为铰接式车辆操纵稳定性的综合控制提供理论参考。     

线控转向汽车横摆角速度增益优化设计

为了解决汽车线控转向系统(SBW)转向角传动比的设计问题,对SBW汽车横摆角速度增益值优化方法进行了研究。在建立整车动力学模型和驾驶员模型的基础上,从人-车闭环系统角度出发,采用汽车操纵稳定性综合评价体系中的轨迹跟踪误差评价指标、驾驶员操纵负担的评价指标、侧翻危险性评价指标和侧滑危险性评价指标并与遗传算法相结合,在典型车速下对汽车横摆角速度增益值进行了优化。试验结果表明,采用优化后横摆角速度增益值设计的SBW转向传动比可有效地提高汽车操纵性,减轻驾驶员负担。     

是电力还是磁力?——一个实验引起的争论

为了培养学生分析解决物理问题的思路和方法,我在课堂上演示这个实验:用磁针座上的针尖将质量是5克、长为12厘米的磁针中点支好后置于水平桌面上,使磁针可以绕其中点在水平面内自由转动,然后用毛皮摩擦过的塑料棒端沿着与磁针静止位置相垂直的水平方向迅速移近磁针的某一极。观察到的现象是磁针的这一极迅速朝塑料棒端偏转过来并被吸住（随后又分开）。这个实验只是把带电体吸引通草球纸屑等轻小物体改成吸引可以绕轴转动的磁针。为了引起同学的注意,我将实验重做了几次,无论带电塑料棒移近磁针的哪一极,磁针这一极均迅速转向塑料棒的方向一个角度,现象极为明显。当我提问“使磁针转向塑料棒的是什么力?”时,得到的回答有三种,绝大多数答是电力,少数人回答是磁力,还有个别回答电磁力,于是引起了一场有价值的讨论。     

食指掌指关节的正向动力学分析

为探讨运动生物力学建模与分析的基础性问题 ,以食指为研究对象建立了包含神经兴奋 -肌肉收缩动力响应和肌肉 -肌腱动力特性在内的食指掌指关节正向动力学模型 ,并针对该关节快速屈曲 6 0°的运动过程 ,采用参数最优化方法进行了模拟计算。模拟结果表明 ,在快速屈曲过程中 ,食指短时平均角速度近似为匀速 ,瞬时角速度呈现阻尼振荡形式。该文提供的模型为包含神经控制信号的掌指关节运动的模拟分析和人手冗余运动控制机理的研究提供了基本的分析工具     

光电稳定跟踪平台的载体运动耦合描述方法

针对载体运动的耦合机制及其角速度耦合模型不能准确描述角速度传递问题,采用理论建模的方法,分析了摩擦力矩与电磁转矩随载体运动的变化情况、控制系统的闭环作用下载体运动角速度的耦合机制。研究表明,捷联稳定方式下载体运动角速度存在1：1传递,而直接稳定方式下载体运动角速度无1：1传递。旋转矩阵相应元素在捷联稳定方式下为1,而在直接稳定方式下为0。于是,按载体运动耦合情况建立了角速度耦合模型。该结果为制定有效的运载体角运动隔离方案提供了理论依据。     

基于支持向量回归机的船舶操纵响应模型辨识

通过对自航模变形Z形试验舵角与转艏角速度数据的分析,应用最小二乘支持向量回归机（Least Square Support Vector Regression,LS SVR）辨识了船舶操纵运动响应模型中的操纵性指数,并用回归得到的响应模型进行了变形Z形试验的数值模拟.通过将首向角和转艏角速度的预报结果与自航模试验数据进行比较,结果验证了该方法的有效性.     

一种过程神经元网络在管道土壤腐蚀速率预测中的应用

针对管道材料在土壤环境中的腐蚀速率预测问题,构建了一种基于过程神经元网络的动态预测模型.模型较好地模拟了金属在土壤环境中的腐蚀过程.文中给出了过程神经元网络预测模型和具体实现算法,对Q235钢管道材料在土壤中的腐蚀速率进行预测.结果表明:采用该方法得到的预测数据与实测值非常接近.验证了模型和算法的有效性.     

两尺度有限元粘塑性颗粒组合体压实模拟

采用一种基于均质化理论的两尺度有限元新方法,模拟粘塑性颗粒组合体的压实全过程,即在细尺度下,通过跟踪颗粒基本单元体(代表体元)的细尺度行为,来生成和更新颗粒组合体的粗尺度本构关系,求得颗粒运动和变形的数学表达式,并考虑了刚体运动与可变形微粒形变之间的耦合,基于此关系式,建立细尺度有限元模型,用以模拟分析颗粒介质在受压过程中的粘塑性细尺度结构行为;在粗尺度下,将颗粒组合体视为均质的连续体,采用粗尺度有限元模型,模拟颗粒组合体的受压过程,数值分析结果与文献实验数据基本一致,验证了该数值方法的准确性和有效性.     

基于接触理论的弹体偏航机理

为了从本质上揭示弹体偏航作用机理,在已有弹塑性接触模型的基础上,运用接触理论和撞击理论,推导了接触刚度和恢复系数,建立了弹体与异形体弹塑性碰撞的宏观本构关系。进一步导出了弹体与异形体碰撞的攻角和角速度表达式,计算分析了弹头与异形体曲率半径比、弹体命中速度及入射角等因素对弹体攻角和角速度的影响规律。结果表明,异形体曲率半径越大,弹体攻角和角速度越大;弹体攻角随速度增大而减小,而角速度随速度增大而增大。     

基于Kalman—Bucy滤波的车辆横向运动状态估计

研究了车辆横向运动中的状态估计问题。在两自由度车辆横向动力学模型的基础上，考虑了车辆纵向速度对车辆横向运动状态的影响，设计了基于Kalman-Bucy滤波的车辆状态观测器。仿真实验结果显示，该滤波器能够有效的过滤系统的过程噪声和观测噪声，并能够准确地估计出车辆横向运动速度与横摆角速度的实际值。     

基于ADAMS的颚式破碎机的运动分析

对颚式破碎机进行结构和运动分析,建立简单的虚拟样机模型,通过ADAMS对模型中的连杆和摇杆在一个运动周期中角速度和角加速度之间的变化关系和变化范围进行仿真分析。分析结果显示了二者的变化过程、范围和关系。该研究结果对破碎机的优化设计有一定的参考价值和较高的使用价值。     

湿式离合器接合特性仿真与分析

为了研究湿式离合器的接合特性,考虑摩擦副表面温度、相对速度、粗糙度以及载荷对摩擦系数的共同影响,基于流体动力润滑理论、粗糙表面弹性接触理论、吸附热理论以及传热学理论建立了湿式离合器接合过程数学模型。分别讨论了接合压力、摩擦副表面粗糙度、摩擦材料渗透性对接合过程中油膜厚度、相对角速度以及传递转矩的影响规律。结果表明：增大接合压力,转矩响应、相对角速度减小速度以及油膜厚度减小速度都会加快,接合时间缩短,最小油膜厚度减小;减小摩擦副表面粗糙度,转矩响应减慢,但相对角速度减小速度和油膜厚度减小速度都会加快,接合时间缩短,最小油膜厚度减小;增大摩擦材料渗透性,转矩响应和相对角速度减小速度以及油膜厚度减小速度都会加快,接合时间缩短,但最小油膜厚度变化较小。     

微石英音叉陀螺角速度信号提取方法的研究

研究微石英音叉陀螺的工作原理和微弱角速度信号的提取方法．从石英音叉陀螺敏感振动的近似动力学方程出发，推导了由哥氏惯性力引起的稳态和暂态振动信号以及陀螺检测输入角速度的灵敏度，并分析了材料各向异性与加工误差引起的正交误差信号特点，在此基础上分析了包含角速度信息的稳态信号与暂态信号、正交误差信号的差异，指出利用相关检测技术可在强背景噪声条件下提取出角速度信号，并通过数字仿真验证了角速度提取方案的可行性．     

人体行走过程中上肢运动仿真及生物力学特征分析

为了分析人体行走过程中上肢运动状态的影响因素,对正常步态下人体上肢运动仿真模型与理想单摆模型进行了对比分析.以7名(4男,3女)步态无异常的志愿者为研究对象,采集人体测量学参数,建立上肢理想单摆模型.采用运动捕捉系统及肌电测量系统,对志愿者常速(1.2 m/s)步行下的上肢运动以及肩关节周围6组肌肉的肌电信号进行同步测量,并基于所测运动学参数对人体行走中上肢运动进行仿真,计算实际肩关节角位移和角速度,分析相关肌肉的肌电信号特征.理想模型与实际测量结果比较表明,不同志愿者在同速行走过程中上肢的摆动周期相近,各相关肌肉肌电信号随摆臂而周期性变化,上肢实际最大摆动角速度均大于理想单摆角速度.证明摆臂过程中肩关节周围相关肌群驱动力大于肩关节阻尼.     

基于BP神经网络的汽车横摆角速度估计

为估计汽车横摆角速度并提高估计器精度, 采用BP(Back Propagation)神经网络的方法对汽车转向过程的横摆角速度进行估计。现实情况通常存在4 种路面: 干燥路面、沥青路面、积水路面和冰雪路面, 若单纯训练一个网络难以涵盖4 种不同的路面情况。为解决上述问题, 提高网络估计器的精度, 分别在4 种路面工况下训练4 个网络, 构成一个网络组, 再加入网络选择机制, 根据路面情况选择对应的网络的输出值作为横摆角速度的估计值。通过AMESim 与Matlab 联合仿真, 获得网络估计器残差并对估计情况进行分析和评价。该基于数据的方法与基于解析模型的估计方法相比, 不依赖精确的模型, 就能准确估计汽车横摆角速度。仿真结果表明, 基于BP 神经网络的方法对横摆角速度估计是可行的且偏差小, 成本低, 精度高。     

芯片冷却过程旋转冲击射流换热特性的数值模拟

采用数值仿真的方法模拟了旋转冲击射流的换热过程,分析了换热过程中喷射孔径、喷射间距、旋转角速度以及流场分布特性对射流冲击换热的表面传热系数与平均换热效果的影响。结果表明,3mm孔径的平均换热效果要强于相同Re数下6mm孔径,而且,大孔径射流时的平均传热系数受角速度的影响要比小孔径时大。角速度的增加使换热板上最大换热系数减小且由驻点向外偏移,加入旋转可以使板上的换热更加均匀,表现为角速度越高,平均表面传热系数曲线越平坦。以上规律为旋转冲击射流在高密度电子芯片散热中的应用提供了理论参考。     

微电子材料CMP加工中去除率与速度的关系

通过研究微电子材料化学机械平坦化(CMP)加工过程中磨料颗粒在晶片加工表面的运动规律,得到磨料颗粒在晶片表面的运动轨迹方程.当晶片和垫板的转动角速度相同时,得出材料去除率(MMR)与垫板和晶片相对速度成正比的结论.给出了磨料颗粒在晶片加工表面形成的刮痕迹线实例.其结果对于正确理解微电子材料CMP加工中的材料去除机理具有实际意义.     

基于模型预测控制的汽车紧急转向避撞研究

为了解决汽车在低附着路面上中高速转向避撞时产生的侧滑失稳和轨迹跟踪能力不足等问题,本文基于模型预测控制算法,提出一种主动避撞的方法,建立了车辆单轨模型并经线性离散化后作为预测模型。在模型预测控制的过程中加入前轮转角约束、前轮转角增量约束、纵向加速度约束与轮胎侧偏角约束等多种约束条件,对车辆横向位移、横向速度、横摆角与横摆角速度等多个状态量进行控制,使车辆的轨迹更加符合理想轨迹。仿真模拟结果表明,相比无控制与PID控制方法,利用本文方法可以有效地使汽车在中高速及低附着路面条件下按理想的轨迹进行避撞且保持避撞过程中的行驶稳定性,大幅提高避撞过程中的车辆安全性。