应用无迹卡尔曼滤波算法的车辆侧倾稳定性控制

考虑轮胎的非线性,建立了9自由度动力学车辆模型,并在Matlab/Simulink中建立了仿真模型。针对车身侧倾角及其角速度难以测量的问题,以侧向加速度、4个车轮的垂直加速度、4个轮胎的变形、4个悬架动挠度和横摆角速度等14个状态量作为量测变量,运用无迹卡尔曼滤波算法,设计了基于车辆动力学模型及运动学关系相结合的车身侧倾角及其角速度观测器。仿真结果表明:车身侧倾角及其角速度的理论值和估计值较为吻合。针对车辆转向侧倾过大的问题,基于滑模变结构控制理论和车身侧倾角及其角速度估计值,设计了主动侧倾控制器,并在Matlab/Simulink中进行了仿真。仿真结果验证了主动侧倾控制器的有效性。     

一种六自由度分离体机构运动学分析及仿真

针对风洞捕获轨迹试验六自由度分离体机构的结构和运动特点,以机器人D-H方法理论为基础,得到分离体机构的连杆坐标简图和运动学参数,建立了该分离体机构的运动学模型。采用矩阵变换得到运动学正解,并将正解得到的尾支杆处坐标系和分离体机构基坐标系的位姿关系通过变换矩阵转换成末端外挂物模型理论质心坐标系和风洞固定坐标系的位姿关系,然后利用变量分离法得到运动学逆解。最后,通过Matlab软件编写程序,所得结果与ADAMS软件运动学仿真结果进行比较,验证了理论推导的正确性。     

基于ANSYS Workbench的某轿车车身刚度研究

利用Catia软件对某轿车车身的三维模型进行简化,导入到ANSYS Workbench中,对车身进行前置处理并检查有限元网格划分质量。模拟仿真车身弯曲和扭转工况,计算车身相应刚度值、应力分布和车身开口处对角线变化值。分析仿真结果表明该车车身的弯曲刚度和扭转刚度都有一定的不足,但车身开口对角线变形量在标准范围内,为整车的改进设计提供了参考。     

汽车安全带预紧限力系统对前排乘员的保护性研究

为了减轻前排乘客在正面碰撞中所受的伤害,对比卷收器、锚点、锁扣在预紧限力方式下的不同组合,采用碰撞仿真软件MADYMO建立了某型轿车副驾驶位的约束系统仿真模型,对碰撞伤害进行评估。同时采用WIC值来综合评价整个约束系统的保护效果。仿真结果显示:预紧限力锚点和预紧限力锁扣相组合的方式对前排乘客的综合伤害指标WIC值最小,为0.279,在这种组合下,其头部伤害指标HIC36、胸部3 ms合成加速度C3ms、胸部压缩量Ccomp以及左右大腿Fleft和Fright值分别为:243.05、24.21 g、25.86 mm、1.03 k N、0.22 k N。对于其他组合,预紧限力卷收器和预紧限力锚点在胸部方面的伤害值会有所改善,预紧限力卷收器和预紧限力锁扣组合在头部方面伤害值表现比较好,而对于单个预紧限力卷收器和三者结合反而效果不是很好。依照上述结果可以进一步对安全带锚点和锁扣详细参数进行细致的研究,为更有效地保护前排乘员安全提供参考。     

基于模糊卡尔曼滤波车速估算的泊车运动学模型

为更好地进行泊车运动过程的研究,建立适合泊车过程的专用泊车运动学模型,通过对实际泊车运动过程的分析,提出了一种基于模糊卡尔曼滤波车速估算的泊车运动学模型。泊车的运动过程是低速高精度的控制过程,尤其在较小泊车位中进行超低速自动泊车时,对车速的测量会由于起步惯性和轮胎磨损引起速度测量误差,这就需要对实际车速进行精确估算。通过车轮转动速度与车身加速度积分所得车速进行模糊卡尔曼滤波融合,得到泊车不同阶段的车速估算值。输入估算的车速与前轴中心转角建立泊车运动学模型,得到泊车车辆的位置信息与姿态航向角。经Matlab/Simulink仿真和泊车实验的数据对比分析,结果表明:建立的基于模糊卡尔曼滤波车速估算的泊车运动学模型与原泊车运动学模型精度整体上提高15%,与实际泊车情况偏差3%。因此,提出的泊车运动学模型符合泊车过程车辆运动学模型的要求,降低了泊车整个过程的位移和航向角计算误差,对于进一步研究泊车路径规划与控制具有重要意义。     

一种架空轨道穿梭车的参数优化与仿真分析

研究了一种架空轨道穿梭车,可用于多种工业场合的物料运输。为了提高穿梭车的工作效率,减小轨道垂向不平顺引起的车身垂向振动,基于H2优化确定了悬架的最优参数,使车身垂向振动的能量最小。为验证悬架参数的合理性,分别对1/4车模型和整车模型进行仿真。对1/4车模型进行数值仿真,仿真结果验证了参数的合理性。基于Simpack建立了整车的多体动力学模型,利用根轨迹法计算了整车模型在美国六级轨道谱下失稳的临界速度,仿真结果满足设计要求,再次验证了参数的合理性。     

电磁式主动悬置系统分目标控制研究

为提高汽车动力总成悬置系统的隔振性能,建立了同时考虑动力总成及车身垂直、俯仰方向的6自由度半车主动悬置系统动力学模型。考虑作动器动态特性对系统控制精度的影响,采用分目标控制的方式,将主动悬置系统分成悬置部分和作动器两部分。对悬置部分设计了适应性强、鲁棒性好且易于实现的模糊控制器及变论域模糊控制器,作动器电路部分则选择简单实用的PID控制器,并利用粒子群算法对PID参数进行优化。为验证控制器的效果,以发动机和路面的联合激励为系统输入进行仿真。结果表明:与被动悬置系统相比,采用分目标控制的主动悬置系统,作动器能更好地跟踪输出悬置所需的理想控制力,使得系统各方面性能均得到不同程度的改善,提高了整车舒适性水平。     

车身姿态补偿半主动控制

基于某矿用自卸车,建立了非线性半主动油气悬架三轴9自由度整车模型,以天棚控制算法和模糊控制算法为基础,设计了车身姿态补偿控制策略,对半主动油气悬架的阻尼力进行控制。在Matlab/Simulink中对控制策略的效果进行仿真验证。仿真结果表明:当车辆在D级路面以36 km/h的速度行驶时,相比于传统被动油气悬架,所设计的车身姿态补偿控制策略使车身垂向加速度优化了22. 89%,俯仰角加速度优化了20. 46%,侧倾角加速度优化了18. 87%,车身俯仰角优化了19. 61%,车身侧倾角优化了15. 66%,达到了较好的车身姿态控制效果。硬件在环仿真试验结果与Simulink仿真结果一致,验证了车身姿态补偿控制策略的实际可行性。     

基于ADAMS的Stewart并联机构参数化建模与仿真

从反解运算着手推导了Stewart并联机构运动学方程,建立了单刚体、多刚体动力学模型。为了验证所推导方程的正确性,利用ADAMS软件建立了参数化模型,进行了单自由度方向上的运动仿真,将所得的仿真与理论结果进行对比,证明了理论建模的正确性。     

新型二自由度移动并联机构设计

针对工业设备快速抓取物件的需求,基于并联机构具有的优点,提出了一种二自由度可快速移动的并联机构。 对该机构的运动学进行分析研究,创建该平面二自由度的运动学模型,利用勾股定理推算出该机构的正反解,继而得到 雅克比矩阵。最后利用杆件约束等条件得到该机构的工作空间。通过SolidWorks和MATLAB仿真软件求正反解验证了 设计的正确性。该并联机构的横向位移较大,满足设计要求。     

基于ADAMS的安全阀上料车升降机构动力学研究

为了进一步提高安全阀上料的自动化水平,课题组提出了一种能够独立完成上料工作的自动上料车。上料车升降机构在上料过程中的动力学状况对工作中的运动和稳定性具有较大的影响,因此需要对上料车升降机构进行动力学分析。课题组首先简化固连的复杂刚体,利用SolidWorks三维软件建立简化后的上料车三维模型;然后采用拉格朗日法建立动力学方程;最后将三维模型导入ADAMS进行动力学仿真分析,得到了上料车升降机构运动过程中电机驱动扭矩、螺杆受力和滑动轴承受摩擦力的曲线。结果表明：上料车升降机构在运动过程中具有较高的可靠性和稳定性。该研究为上料车升降机构主要部件的选型制造提供了参考。     

拱座变位对结构内力的影响分析

刚架拱桥拱座变位的原因有很多,利用计算机软件及其建立的模型对昭通市刚架拱桥拱座的水平变位和竖直变位进行计算和对比分析,变位时轴力、剪力、弯矩以及各个节点的水平位移、竖直位移、转角位移都呈现线性增长的趋势,变位越大,产生内力值也越大。尤其是轴力和剪力,竖直变位增长量要比水平变位的增长量要大的多。     

螺丝锁付装置取放料时间寻优轨迹规划

为提高螺丝锁付装置的锁付效率，课题组针对锁付过程中最频繁的取放料操作进行时间寻优轨迹规划。课题组以旋量理论建立运动学模型，基于运动合成的思想，采用多段六次多项式插值算法进行规划轨迹，并结合改进粒子群算法得到时间插值节点的优化解。仿真实验结果表明：采用改进粒子群算法，在迭代约40次时算法达到收敛，轨迹所需时间相对于优化前缩短了约30%；关节空间下各关节的位置、速度和加速度曲线连续平滑，无明显突变，末端笛卡尔空间下轨迹满足取放料轨迹的设计要求。该时间最优轨迹规划的方法有效提高了螺丝锁付装置的工作效率。 〖HT5”H〗关键词：螺丝锁付；轨迹规划；旋量理论；改进粒子群算法；六次多项式插值算法     

曲面工件超声检测机器人误差补偿分析

针对曲面工件超声波检测过程中,超声检测机器人末端探头位姿误差对检测精度影响的问题。根据超声检测机器人自身特点,提出基于多关节摄动误差补偿原理逆向求解标定误差模型参数的方法,利用误差模型参数实现对检测中所有扫描点位姿误差的实时补偿,提高检测的精度。首先,应用Denavit-Hartenberg方法建立超声检测机器人的运动学模型;其次,分析超声检测机器人的误差原因和来源,并利用矩阵微分原理建立误差模型;最后,结合超声检测机器人测距功能和多关节摄动误差补偿原理得到位姿误差实时补偿方法。通过螺旋桨曲面工件扫描检测实验验证该位姿误差补偿方法的有效性。     

2007汽车的盛会 2007上海国际汽车展之7宗“最”

最“重量级”车型:宝马CS概念车宝马选择本次上海车展作为宝邓CS概念车的全球首发的舞台,可见宝马对中国市场的重视程度。宝马CS是一款四门四座豪华轿跑车,预计将很快投入量产。宝马称这款概念车在设计上将豪华车和运动车合二为一“这种结合是以前从未有过的”,同时它强调宝马将利用该车进入以前从未涉足的领域。宝马形容CS概念车是一款富于动感且优雅的车型,它雕刻感很强的车身造型将成为宝马车走过来的造型定下基调。     

基于ADAMS的安全阀自动上料机械手运动学研究

针对目前安全阀离线校验阀体上料时，存在的效率低、空间要求高等问题，课题组提出了一种安全阀自动上料机械手，并根据安全阀离线校验的工况需求，在SolidWorks软件中建立了该机械手的三维模型。为了更好地制定运动控制方案及制造物理样机，课题组对该机械手进行运动学研究：采用D H法建立了机械手的运动学方程，并基于ADAMS软件对机械手整体上料过程进行了运动学仿真分析，得到了机械手在上料过程中的位移、速度和加速度等运动特性曲线。研究结果表明：所有运动特性曲线变化平稳，无突变现象，验证了该自动上料机械手物理样机制造的可行性，提高了安全阀离线校验效率。     

折叠式柔性关节设计及运动学建模

针对串联柔性连续体在实际应用时不能很好地适应作业环境所需的末端位姿的问题，课题组提出了折叠式柔性复合关节:利用三浦折痕原理设计了折叠式扭转关节；改进水弹折痕设计了折叠式摆转关节；将折叠式扭转关节与摆转关节按一定顺序串联得到折叠式柔性复合关节。用几何方法得到了各个单元和折叠式柔性复合关节的运动学模型。软件仿真结果验证了所提出的模型的正确性。课题组的设计增强了串联连续体对作业环境的适应性。     

忆感等效电路的特性分析与实验验证

忆感器是从忆阻器概念推演出来的一个新的具有记忆功能的非线性电路元件。基于忆感近似等效电路模型,采用一个有源磁控忆阻器实现等效电路中的忆阻器,建立了忆感近似等效电路的状态方程组;借助MATLAB数学工具软件,进行了等效忆感器特性的数值仿真分析。结果表明,等效忆感器的韦安关系呈现典型的紧磁滞回线特性,且依赖于外加电压激励频率。通过有源磁控忆阻器的等效电路进行了忆感近似等效电路的实验验证,实验测量结果和数值仿真结果基本一致,说明了忆感近似等效电路模型的正确性。     

刮板机链条张力自动控制模型的应用研究

通过对刮板机链条张力控制原理分析,确定刮板机链条张力自动控制模型,由于模糊控制对处理系统非线性问题有较好的优势,对PID控制运用模糊算法进行修正得到了刮板机链条张力控制模糊PID控制器。对模糊PID控制器原理进行了分析,并且建立了对链条张力控制的模糊PID控制模型,研究了PID控制器参数整定的问题,并且利用数值计算软件对刮板机链条张力控制进行了仿真,表明了模型对系统有较好的执行控制性能。     

插齿机主传动机构的运动学仿真与优化设计

应用虚拟样机技术和机械系统动力学仿真分析软件ADAMS建立了两种插齿机（瓦特型六杆机构）主传动机构的模型，对两者进行了运动学仿真，以插齿刀在工作区间速度平稳性为目标，分别对两个模型进行了优化设计，阐明了ADAMS对插齿机主传动机构进行运动学仿真及优化的优点，并分析和比较了两种模型的性能特点．