控制学科在环的主动悬架多学科设计优化

基于多学科设计优化的思想,提出一种控制学科在环的多学科设计优化方法,将控制学科纳入系统的优化回路内,可以充分考虑系统的结构设计和控制学科之间的协同作用,以实现更好的整体优化效果.以主动悬架的设计优化为例,建立了1/4车辆主动悬架模型和LQG控制器模型,并基于多学科可行法的优化框架,进行多学科分析,对结构参数和控制器参数同时进行优化.优化结果表明,该方法能协调悬架动力学和控制学科之间的耦合关系,获取整体最优解.优化后的主动悬架在保证悬架工作空间和轮胎变形在一定的范围内,且不消耗更多能量的前提下,使车身加速度均方根值降低了27%.      

面向新能源汽车的悬架振动能量回收在线控制方法

针对目前新能源汽车悬架中阻尼器阻尼调节复杂、能耗大的问题,提出了一种高效的电磁阻尼器阻尼系数在线控制方法,同时实现振动能量的回收。该方法使用由直流电机和滚珠丝杠机构组成的电磁阻尼器,首先设计了基于高频DC-DC变换器的阻尼调节电路,通过调节驱动功率场效应晶体管(MOSFET)的脉宽调制(PWM)信号占空比,其输出电压可基于输入电压进行调节;然后在阻尼器工作过程中计算目标电磁转矩,求出达到该参考转矩需要的电枢电流。另一方面,在工作过程中不断采集实际电枢电流,并将该实际电流送至PI控制器进行PI闭环调节,输出驱动PWM信号的占空比;最后由PWM控制器以1 kHz的调节频率驱动DC-DC变换器,实现目标转矩的跟随和能量回收。基于实车的相关参数搭建了1/4悬架系统实验台架,实验结果表明,该电磁悬架系统可回收约184 W的振动能量,响应速度可达10 Hz,验证了阻尼系数调节和控制方法的有效性。     

直升机磁流变座椅悬架缓冲系统模糊控制器设计

针对直升机座椅悬架缓冲控制问题，文章建立了结合磁流变耗能器的单自由度磁流变座椅悬架缓冲系统动力学模型。为了保证耗能器在充分耗散冲击能量的同时避免传递到人体的冲击力峰值超出人体的伤害限，以“软着陆”为控制目标，以磁流变耗能器活塞运动速度及位移作为模糊控制器的输入、阻尼器阻尼力作为控制输出设计模糊控制器的结构和控制规则，实现输出力-位移曲线的“平台效应”。最后分别在6～12 m/s冲击作用速度下，通过数值仿真验证了所设计的模糊控制器的有效性，即传递到人体的冲击载荷低于人体的伤害限的同时耗能器耗能最大。与现有的线性恒定总力控制器、恒定屈服控制策略进行缓冲效果对比，结果表明：模糊控制器在实现“平台效应”、“软着陆”控制目标的同时能有效避免二次反弹。     

液压互联悬架电磁平衡阀控制研究

液压互联悬架(hydraulically interconnected suspension, HIS)系统油缸内泄会直接影响其动态性能，为保证HIS系统的抗侧倾性能，文章提出一种基于电磁阀平衡两侧油路油压的解决方法，并对其控制策略进行分析。首先建立HIS模型，分析油路压力差对电磁阀平衡时间的影响，并进行实验验证；然后采用模糊控制方法实现对电磁阀开闭控制，通过MATLAB/Simulink对车辆行驶状态仿真，验证所提出的控制策略的有效性；最后进行实车试验与仿真结果分析。结果表明，该文提出的电磁平衡阀控制方法能有效平衡油缸内泄造成的两侧油路油压差。     

基于模糊PID算法的磁流变悬架系统的控制仿真研究

为了改善车辆的行驶平顺性,选择车速为30 m/s、路面激励为C级的工况条件,对被动控制、模糊控制和模糊PID控制的磁流变悬架系统进行MATLAB仿真,并选取车身垂向加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷作为行驶平顺性的评价指标。结果表明：与被动控制的悬架系统比较,模糊PID控制与模糊控制的磁流变悬架系统的垂向加速度均方根值分别为28.02%、9.40%,峰值改善率分别为24.68%、2.49%;模糊PID控制与模糊控制的磁流变悬架系统的悬架动挠度均方根值分别为20%、10%,峰值改善率分别为13.58%、13.58%;模糊PID控制与模糊控制的磁流变悬架系统的轮胎动载荷均方根值分别为0.18%、0.003%,峰值改善率分别为3.79%、2.64%。     

基于模糊比例积分微分算法的汽车半主动悬架振动分析

为提高汽车的平顺性和舒适性,针对半主动悬架系统,建立1/4车辆简化模型,引入模糊控制策略,结合比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)控制以解决悬架运动过程中PID控制器参数不可变而引起的控制效果不理想等问题.并通过软件进行仿真分析,同时在相同参数下与单纯由P...     

轮毂直驱空气悬架系统垂向动力学特性分析

针对轮毂直驱电动汽车簧下质量较大和电动机不平衡电磁力的问题,进行了轮毂直驱空气悬架(hub direct drive air suspension,HDD-AS)系统垂向动力学特性分析.构建了轮毂电动机与带附加气室空气悬架耦合模型,当轮毂直驱空气悬架系统在路面随机激励与电动机不平衡电磁力耦合作用下,附加气室容积和阻尼系数改变时,分析了电动机偏心距、电动机不平衡电磁力、簧上质量加速度、悬架动行程、轮胎动载荷和簧下质量加速度均方根值的变化规律,研究了附加气室容积和阻尼系数变化对电动机偏心距、簧上质量加速度、悬架动行程、轮胎动载荷和簧下质量加速度的频域影响.结果表明:附加气室容积和阻尼系数的变化对轮毂直驱空气悬架系统悬架性能和轮毂电动机振动具有较大的影响.     

可再生能源开发及多能互补分析——以青海为例

积极开发可再生能源是中国实现“双碳”目标的重要途径之一。该文总结了2020年中国各类电力装机容量，对比了中国与世界的电力“绿色程度”,提出了可用于模拟计算梯级水库群水电调峰能力的一种方法，给出了进行多电源互补的过程，通过对黄河上游梯级电站的模拟，获得了青海省在2030规划水平年逐月的调峰电量和电网多能互补分析结果。负荷的逐月平衡分析表明：丰水年份，风电和光伏发电产生较多弃电，而平水年、枯水年的发电能力与电网负荷需求基本匹配。典型日逐时多能互补分析表明：丰水年夏季，风电、光伏入网将导致负荷峰谷差变大，风、光产生较多弃电；枯水年冬季，水电和火电的电量与调峰能力不足，需要从外网购电，但这同时会导致弃光和弃风。青海电网应推动储能建设及其他电源的建设，秉持电网基荷电量和调峰能力建设并重，以减少网内弃电和外网购电。该文所介绍的水库群电力调节能力模拟方法和多能互补过程可用于其他电网，所得结论对青海的电源发展具有一定的参考价值。     

基于三轴加卸载试验的花岗岩弹性模量变异与能量演化分析

为了研究岩体的变形特征和能量特征与其所处应力状态之间的关系，开展了5种围压下花岗岩的三轴循环加卸载试验.基于应力-应变曲线，计算了循环加卸载过程中花岗岩的弹性模量和能量密度，分析了应力状态对弹性模量及能量演化规律的影响.研究结果表明：轴向弹性模量随围压的增大而增大，随轴向应力的增大先增大后减小.轴向弹性模量与最大、最小主应力呈现良好的二次函数关系.随着围压的增大，能量密度与弹性能占比(弹性能与输入总能量之比)均显著增大，岩石储能能力提高；随着轴向应力增大，弹性能占比先增大后减小.弹性能占比减小阶段即岩石损伤加剧阶段，围压的增加延长了岩石的损伤演化过程.最后讨论了应力状态、岩石力学参数及能量状态的关联性.