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基于多项式混沌方法的柔性多体系统不确定性分析

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中国机械工程 2011年第19期22卷 2341-2343,2348页

作者：皮霆张云清吴景铼华中科技大学武汉430074

研究了柔性多体系统的参数不确定性问题。采用绝对节点坐标方法来描述柔性体的变形,运用多项式混沌方法对柔性多体系统进行不确定性分析。通过理论分析与算例研究,对比了多项式混沌方法与广泛使用的Monte Carlo方法的精度和效率。结果表... 详细信息

研究了柔性多体系统的参数不确定性问题。采用绝对节点坐标方法来描述柔性体的变形,运用多项式混沌方法对柔性多体系统进行不确定性分析。通过理论分析与算例研究,对比了多项式混沌方法与广泛使用的Monte Carlo方法的精度和效率。结果表明,在相同精度要求下,多项式混沌方法在复杂柔性多体系统不确定性分析中效率更高,在工程分析中更具实用价值。

关键词：柔性多体系统绝对节点坐标多项式混沌随机响应面方法

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气压制动系统建模及其稳健性设计

气压制动系统建模及其稳健性设计

作者：吴景铼华中科技大学

学位级别：硕士

目前生产的中、重型卡车及客车上几乎都使用的是气压制动系统,而且很多轻型卡车配置的也是气压制动系统。气压动力制动系统的工作是一个很复杂的作用过程,如果只考虑静态特性,分析结果与实际情况会有很大差别。因此建立一套制动系统的... 详细信息

目前生产的中、重型卡车及客车上几乎都使用的是气压制动系统,而且很多轻型卡车配置的也是气压制动系统。气压动力制动系统的工作是一个很复杂的作用过程,如果只考虑静态特性,分析结果与实际情况会有很大差别。因此建立一套制动系统的动态模型,并能够对其制动过程进行较准确的仿真,得到制动过程的动态响应,这对研究制动系统非常必要。气压制动系统性能受到很多因素影响,而且这些因素一般具有不同程度的不确定性。如何在参数存在不确定性时设计一个性能良好的系统则需要对其进行稳健性研究。稳健设计在工程上应用广泛,但在制动系统上却很少使用。本文利用多领域仿真软件AMESim建立了气压制动系统的模型,该模型建立在系统物理结构的基础上,能够分析出气压制动系统的动态特性。在建立的系统模型上进行仿真试验,确定稳健设计的目标。首先利用Taguchi方法进行试验设计,并确定大多数参数的最佳水平值;然后在Taguchi设计的基础上对不能确定的参数进行回归试验,得到二阶响应面模型,并验证其置信度;最后通过容差模型法对回归的响应面模型进行稳健设计,得到稳健优化设计解。本文还对区间分析的一些基本原理作了介绍,并探讨了区间算法在求解带不确定参数的微分方程中的应用。将区间算法引入到稳健设计中,利用区间算法对回归模型进行稳健设计,并与容差模型进行了比较。利用Monte Carlo方法对稳健设计结果进行验证,经稳健设计后系统性能明显改进。

关键词：气压制动系统稳健设计 Taguchi设计响应面法容差模型区间分析

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燃料电池混合动力客车自适应能量管理策略

重庆理工大学学报（自然科学） 2022年第5期36卷 53-61页

作者：孙志远吴景铼张农罗亮合肥工业大学汽车工程技术研究院合肥230009 华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074

为了降低氢耗以及延长燃料电池的寿命,针对燃料电池混合动力客车设计了一种自适应能量管理策略。根据燃料电池客车动力系统构型建立了整车能耗模型。基于庞特里亚金极小值原理(PMP)对系统的能量管理问题进行了离线求解,得到了协态变量... 详细信息

为了降低氢耗以及延长燃料电池的寿命,针对燃料电池混合动力客车设计了一种自适应能量管理策略。根据燃料电池客车动力系统构型建立了整车能耗模型。基于庞特里亚金极小值原理(PMP)对系统的能量管理问题进行了离线求解,得到了协态变量与电池荷电状态(SOC)的关系。通过对PMP进行改进,设计了一种对不同工况具有适应性的在线能量管理策略,称为A-PMP能量管理策略。与线性规划能量管理策略(LPEMS)和自适应等效燃料消耗最小策略(A-ECMS)进行了比较,仿真结果表明:A-PMP能量管理策略在不同工况下都具有较好的适应性和燃料经济性。

关键词：燃料电池混合动力客车自适应能量管理策略庞特里亚金极小值原理燃料经济性

燃料电池客车驱动系统建模及能量管理策略优化研究

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重庆理工大学学报（自然科学） 2021年第9期35卷 8-16页

作者：严正峰王浩琳吴景铼张农合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009 合肥工业大学汽车工程技术研究院合肥230009

针对燃料电池客车建模的复杂性,合理利用实验数据,在Matlab软件中建立了燃料电池客车动力系统的能耗模型。为了解决基于模糊控制的能量管理策略过于依赖专家经验的问题,提出了两种基于优化算法改进的能量管理策略:①利用遗传优化算法对... 详细信息

针对燃料电池客车建模的复杂性,合理利用实验数据,在Matlab软件中建立了燃料电池客车动力系统的能耗模型。为了解决基于模糊控制的能量管理策略过于依赖专家经验的问题,提出了两种基于优化算法改进的能量管理策略:①利用遗传优化算法对模糊控制策略进行改进;②利用序列二次规划方法对基于规则的控制策略进行优化,建立燃料电池输出功率与动力电池SOC的函数关系。由于单个工况无法反映系统长时间运行时的性能,将对连续20个重复的中国典型城市公交工况进行仿真。仿真结果显示:优化后的2种控制策略的整车经济性均优于原模糊控制策略。优化后的控制策略有效避免了燃料电池输出功率频繁变化的现象,同时动力电池SOC维持在合理区间,可有效延长燃料电池和动力电池的寿命。

关键词：燃料电池客车能量管理策略遗传算法模糊控制

基于Chebyshev扩张函数的含不确定参数多体系统动力学求解方法

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基于Chebyshev扩张函数的含不确定参数多体系统动力学求解方法

中国力学大会——2013

作者：吴景铼张云清华中科技大学机械学院CAD中心

提出了另一种基于Chebyshev扩张函数的求解含不确定参数的多体动力学系统的数值方法。该方法的实现过程相对简单,只需要求解控制方程在不同插值点处的解,然后利用这些解构造Chebyshev扩张函数。该Chebyshev方法可以较方便地往更高阶次的...

提出了另一种基于Chebyshev扩张函数的求解含不确定参数的多体动力学系统的数值方法。该方法的实现过程相对简单,只需要求解控制方程在不同插值点处的解,然后利用这些解构造Chebyshev扩张函数。该Chebyshev方法可以较方便地往更高阶次的Chebyshev扩张函数拓展,并获得更高的求解精度。数值算例表明Chebyshev扩张函

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求解含不确定参数多体系统的区间方法研究

求解含不确定参数多体系统的区间方法研究

第七届全国多体系统动力学暨第二届全国航天动力学与控制学术会议

作者：吴景铼张云清华中科技大学机械科学与工程学院CAD中心

机构、机器人、汽车等系统均为多体系统,其动力学控制方程通常为指标3的微分代数方程(DAEs)。已有较多数值算法用于求解多体系统动力学,如Newmark方法、HHT-I3方法、广义α方法等,然而这些数值算法都是将控制方程中的参数考虑为确定性...

机构、机器人、汽车等系统均为多体系统,其动力学控制方程通常为指标3的微分代数方程(DAEs)。已有较多数值算法用于求解多体系统动力学,如Newmark方法、HHT-I3方法、广义α方法等,然而这些数值算法都是将控制方程中的参数考虑为确定性参数。工程实际中的多体系统都存在一定程度的不确定性,包括由材料不均匀、几何尺寸公差、制造装配

关键词：

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不确定动力学系统的非浸入式求解方法

不确定动力学系统的非浸入式求解方法

第七届多体系统动力学青年学者学术研讨会

作者：吴景铼张云清华中科技大学机械科学与工程学院

实际工程中的动力学系统不可避免地存在大量不确定参数,如何准确评估不确定参数对系统的影响以及怎样降低不确定参数对系统的影响是目前的研究热点和难点。针对缺少概率分布信息的区间不确定性问题,提出了高效准确的Chebyshev区间方法... 详细信息

实际工程中的动力学系统不可避免地存在大量不确定参数,如何准确评估不确定参数对系统的影响以及怎样降低不确定参数对系统的影响是目前的研究热点和难点。针对缺少概率分布信息的区间不确定性问题,提出了高效准确的Chebyshev区间方法求解不确定动力学系统的IODEs、IDAEs。相对于传统的Taylor区间方法,该方法不需要修改原模型的求解器,其非浸入式特性带来的便利性使其被广泛应用于多个领域的区间不确定性计算。针对混合不确定性的嵌套双循环计算难题,提出了基于正交级数展开的PCCI混合不确定性计算方法,显著提升了计算效率,开启了将两类不确定性参数在统一理论框架下计算的新思路。针对含不确定参数的昂贵黑箱模型优化问题,创建了工程代理模型HOPSM的增量建模方法,设计了基于Chebyshev多项式零点的序惯采样方法,提升了代理模型的精度、效率和柔性。将HOPSM模型与区间算法应用于稳健优化设计,相对于嵌套循环优化算法,稳健优化设计效率得到了大幅提升。最后,对含大规模不确定参数的昂贵黑箱模型难题进行了探讨,拟从压缩不确定参数规模和降低不确定参数之间的交互作用两个途径解决该难题。

关键词：区间不确定性 Chebyshev区间方法混合不确定性高阶多项式代理模型稳健优化设计

一种混合不确定性方法及其在车辆动力学中的应用

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一种混合不确定性方法及其在车辆动力学中的应用

中国力学大会-2015

作者：丰星星张云清吴景铼华中科技大学机械科学与工程学院

将一种混合不确定性问题的新方法应用于车辆动力学,并以车辆操纵稳定性和平顺性问题作为数值算例。作为比较,蒙特卡洛-扫描方法用于验证该方法的有效性。

关键词：

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整车操纵动力学十五自由度模型研究

整车操纵动力学十五自由度模型研究

第十二届多体动力学与控制暨第七届航天动力学与控制和第十五届全国分析力学联合学术会议

作者：段宇鹏吴景铼张云清华中科技大学国家企业信息化支撑软件工程技术研究中心

基于模型的控制策略在学术界已成为焦点问题,随着工业现场、实车控制硬件性能的逐步增强,这类方法也逐渐在各类产品中逐步推广。由于车辆速度高、安全要求高,当前实时控制效果较好的工作多采用少自由度、线性化的车辆模型,本文尝试探究... 详细信息

基于模型的控制策略在学术界已成为焦点问题,随着工业现场、实车控制硬件性能的逐步增强,这类方法也逐渐在各类产品中逐步推广。由于车辆速度高、安全要求高,当前实时控制效果较好的工作多采用少自由度、线性化的车辆模型,本文尝试探究较复杂整车模型模型在当前硬件水平下的求解效率、精度,探索其在实时控制中发挥作用的可能性。基于以上思路,建立十五自由度整车模型,考虑簧上质量(车身)的六个自由度、簧下质量相对车身的垂向运动与车轮自旋运动,以及前轮转向运动。轮胎模型采用基于Fiala模型简化的近似线性模型。其中车身的三个移动自由度采用准速度表达,即车身速度在车身质心跟随坐标系的投影,建模时采用车身与地面的速度与相对角速度在车身系下的投影为基本自由度,通过车身-地面、车身-轮胎之间的坐标变换,求解轮胎轮胎运动状态、车身运动状态等信息。已有的多自由度整车建模工作中,对簧下质量的惯性力的影响分析不够明确。建立车身六个自由度的动力学方程时,本文重点探讨了簧下质量惯性力对仿真结果的影响,对比了全部考虑簧下质量惯性力、完全不考虑簧下质量惯性力、部分考虑惯性力的仿真结果。为保证求解速度,模型建立好之后采用改进欧拉法进行求解,模型通过符号推导计算,将各个中间变量表示为自由度的显式函数,在单步内采用并行的方式进行求解,以适应当前计算机硬件的特点,同时提高总体求解效率。对建立好的模型进行仿真,工况采用操纵稳定性仿真典型工况。分别与经典线性两自由和基于DAE方程建立的基于铰链约束的多体动力学整车模型进行结果对比,验证其精度与效率。

关键词：车辆动力学十五自由度模型操纵稳定性改进欧拉法