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基于T-S模型的载货车辆动态参数滑模控制

振动与冲击 2021年第12期40卷 254-264页

作者：孙船斌方琳童宝宏郑近德安徽工业大学机械工程学院安徽马鞍山243032 低碳与智能车辆研究所安徽马鞍山2430323 特种重载机器人安徽省重点实验室安徽马鞍山243032

为改善载货车辆极限状态的操纵稳定性和侧翻稳定性,在非线性工作域内进行主动横摆和侧倾力矩的改进型滑模控制,实现载货车辆横摆-侧倾运动的联合控制。利用扇形域建立非线性悬架和轮胎的T-S模型,结合模糊观测器获取悬架和轮胎动态模型... 详细信息

为改善载货车辆极限状态的操纵稳定性和侧翻稳定性,在非线性工作域内进行主动横摆和侧倾力矩的改进型滑模控制,实现载货车辆横摆-侧倾运动的联合控制。利用扇形域建立非线性悬架和轮胎的T-S模型,结合模糊观测器获取悬架和轮胎动态模型参数。基于T-S方法的横摆-侧倾联合控制模型,考虑横向载荷偏移对期望横摆角速度的影响,建立横摆状态和侧倾状态滑模面,设计了改进型滑模方法的动态滑模参数,并对控制系统进行Lyapunov稳定性分析。在Trucksim中采用Sine with Dwell转向输入进行验证,结果表明:结合模糊观测器的T-S方法能够准确模拟模型参数的非线性变化,动态滑模参数具有不同路面摩擦状态的自适应性,结合T-S模型的动态参数滑模方法能显著提高载货车辆极限状态下的稳定性,控制性能优于传统滑模方法。

关键词：载货车辆非线性系统联合控制 T-S模型动态滑模参数

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极限工况车辆非线性模糊MPC控制

振动与冲击 2023年第13期42卷 25-35,65页

作者：孙船斌邓书朝殷国栋安徽工业大学机械工程学院安徽马鞍山243032 东南大学机械工程学院南京211189

针对应急转向下车辆的横摆稳定性和侧倾稳定性,研究前轮主动转向(active front-wheel steering,AFS)和直接横摆力矩(direct yaw-moment control,DYC)的非线性模型预测MPC集成控制。考虑轮胎侧偏刚度非线性变化,采用Takagi-Sugeon方法(T... 详细信息

针对应急转向下车辆的横摆稳定性和侧倾稳定性,研究前轮主动转向(active front-wheel steering,AFS)和直接横摆力矩(direct yaw-moment control,DYC)的非线性模型预测MPC集成控制。考虑轮胎侧偏刚度非线性变化,采用Takagi-Sugeon方法(T-S)建立4个车辆横摆-侧倾线性子系统,结合模糊观测器实时获取轮胎动态参数。为消除侧倾稳定性能约束,在T-S框架下建立改进横摆理想参考模型,引入侧倾稳定指标约束期望横摆角速度。根据横摆角速度、质心侧偏角、侧倾姿态的跟踪偏差和控制输入建立二次型评价函数,以驾驶员转向扰动为评价函数附加项,构建无限预测时域MPC最优性能指标,基于分布补偿方法设计非线性系统的模糊控制器MPC-TS,并根据轮胎侧偏特性设计自适应主动转向约束。通过LMIs方法将无限时域的非线性MPC控制转化凸优化过程,推导子系统转向扰动最小值问题的线性不等式。最后联合Trucksim-Simulink软件进行仿真测试,以Sine with Dwell和Fishhook曲线为驾驶员输入模拟应急转向过程,结果表明:在驾驶员应急转向的强非线性过程,MPC-TS方法能够显著增强横摆稳定性和侧倾稳定性,并适应低附和高附着路面。

关键词： AFS-DYC集成控制极限工况横摆稳定侧倾稳定模糊预测控制

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基于碰撞的全行程液压起竖油缸振动性能研究

兵工学报 2015年第4期36卷 681-686页

作者：孙船斌马大为朱忠领南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

针对液压起竖油缸在全行程位置处的动力学特性,采用"自由运动-接触变形"模型模拟液压缸的碰撞过程,建立了全行程起竖油缸的运动微分方程,研究了全行程起竖油缸在有无碰撞间隙条件下的振动性能。数值仿真结果表明,由于活塞杆与缸体的碰撞... 详细信息

针对液压起竖油缸在全行程位置处的动力学特性,采用"自由运动-接触变形"模型模拟液压缸的碰撞过程,建立了全行程起竖油缸的运动微分方程,研究了全行程起竖油缸在有无碰撞间隙条件下的振动性能。数值仿真结果表明,由于活塞杆与缸体的碰撞,活塞杆在缸内的振动过程较为复杂。液压油缸系统在振动频率较低时表现为分段线性特征,但在振动频率稍高时表现为非线性;活塞杆与缸体之间的间隙增加了活塞杆的行程,显著减小了活塞杆低频范围内的位移和加速度幅值,减小了活塞杆加速度的高频共振峰值,降低了活塞杆与油缸碰撞力的频率和幅值。研究结果为大型起竖系统的结构设计和控制设计提供了理论基础和分析方法。

关键词：兵器科学与技术起竖系统碰撞液压油缸振动

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变工况下车辆燃油箱多孔挡板抑浪机理研究

中国机械工程 2022年第11期33卷 1377-1385页

作者：孙船斌沈民民童宝宏黄虎张坤安徽工业大学机械工程学院马鞍山243032 特种重载机器人安徽省重点实验室马鞍山243032 安徽福马汽车零部件集团有限公司马鞍山243032

车辆的变加速度工况会导致燃油剧烈晃动,发生供给中断甚至损坏燃油箱结构等现象。采用基于动网格耦合VOF的数值模拟方法和构建的水平激励试验平台,从数值与试验两个方面来分析燃油晃动过程。以某重载商用车辆燃油箱内多孔挡板为例,系统... 详细信息

车辆的变加速度工况会导致燃油剧烈晃动,发生供给中断甚至损坏燃油箱结构等现象。采用基于动网格耦合VOF的数值模拟方法和构建的水平激励试验平台,从数值与试验两个方面来分析燃油晃动过程。以某重载商用车辆燃油箱内多孔挡板为例,系统分析该挡板抑制燃油晃动的效果,探讨了多孔挡板抑浪的机理。研究结果表明:多孔挡板能够显著减小壁面压力、自由液面高度及液面轮廓起伏;燃油箱运动瞬间,挡板壁面出现瞬态局部高压,但对挡板结构的疲劳损坏程度较低;多孔挡板的孔隙将未被挡板实体部分阻碍的小部分流体分割成多股射流,急剧减缓行进波传递;多孔挡板附近流场产生涡旋,涡旋聚集和耗散能量,降低流体运动速度,达到抑制燃油剧烈晃动的目的。

关键词：车辆燃油箱多孔挡板瞬态高压抑浪机理涡旋

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减震垫对导弹水下垂直发射横向振动的影响

振动与冲击 2014年第18期33卷 31-35页

作者：孙船斌马大为朱忠领南京理工大学机械工程学院

在导弹的水下垂直发射过程中,减震垫的变形与导弹运动相互耦合,减震垫特性直接影响出筒过程中导弹的横向振动。根据动量和动量矩定理建立了导弹在出筒过程的动力学模型,分析了导弹在筒内横向运动的自由振动特性,得到了导弹在发射平台坐... 详细信息

在导弹的水下垂直发射过程中,减震垫的变形与导弹运动相互耦合,减震垫特性直接影响出筒过程中导弹的横向振动。根据动量和动量矩定理建立了导弹在出筒过程的动力学模型,分析了导弹在筒内横向运动的自由振动特性,得到了导弹在发射平台坐标系下的横向振动方程。在此基础上,研究了减震垫刚度、轴向尺寸和筒内分布对导弹横向振动频率、截面受力以及出筒姿态的影响。研究结果为导弹水下发射系统的结构设计及优化提供了理论基础与研究手段。

关键词：振动与波水下垂直发射减震垫横向振动

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冷发射平台垂直弹射响应特性研究

南京理工大学学报 2015年第5期39卷 516-522,555页

作者：孙船斌马大为任杰南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

为研究冷发射平台垂直弹射响应特性,基于发射平台系统结构建立了全行程刚度突变的多级油缸等效力学模型和考虑预压量的适配器动摩擦力学模型,对车身进行柔性处理,建立了考虑场坪坡度的六自由度1/2冷发射平台弹射动力学物理模型和振动方... 详细信息

为研究冷发射平台垂直弹射响应特性,基于发射平台系统结构建立了全行程刚度突变的多级油缸等效力学模型和考虑预压量的适配器动摩擦力学模型,对车身进行柔性处理,建立了考虑场坪坡度的六自由度1/2冷发射平台弹射动力学物理模型和振动方程,其中包含起竖系统、导弹-发射筒系统以及发射车-地面系统。研究了适配器刚度、液压支腿刚度及场坪坡度对冷发射平台弹射响应特性的影响,研究结果可为冷发射平台的结构优化设计和发射场坪的选择提供参考。

关键词：发射动力学垂直弹射适配器液压支腿发射场坪坡度

八轴连通式油气悬架车辆行驶性能和通过性能研究

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振动与冲击 2021年第4期40卷 188-194页

作者：赵昌方孙船斌乐贵高马大为任杰仲健林南京理工大学机械工程学院南京210094 安徽工业大学机械工程学院安徽马鞍山243032

行驶性能和通过性能是评估车辆越野性能的基本指标。为得到八轴连通式油气悬架车辆的越野性能,分别对行驶性能和通过性能开展了研究。简化了整车的物理模型,根据拉格朗日方程推导了车辆的振动方程,建立了白噪声路面输入方程;通过仿真结... 详细信息

行驶性能和通过性能是评估车辆越野性能的基本指标。为得到八轴连通式油气悬架车辆的越野性能,分别对行驶性能和通过性能开展了研究。简化了整车的物理模型,根据拉格朗日方程推导了车辆的振动方程,建立了白噪声路面输入方程;通过仿真结果与实验结果的对比,验证了柔性模型的合理性。基于柔性模型,以路面不平度系数为输入变量,得到了车辆在较好路面、一般路面、较差路面、恶劣路面的行驶性能;通过建立脉冲冲击、台阶冲击、震荡冲击的数学模型,得到了车辆的通过性能。结果表明:随着路面等级变差,八轴车辆的极限车速下降,B级路面极限速度为144 km/h,C级路面极限速度为64.8 km/h,D级路面极限速度为32.4 km/h,E级路面极限速度为7.2 km/h;路面冲击类型主要影响车头的加速度和车轮相对动载的极值,脉冲冲击时车轮发生腾空,且车头垂向加速度超过2.5倍重力加速度,而台阶冲击和震荡冲击均未出现轮胎腾空和车头2.5倍重力加速度的过载。

关键词：八轴连通式油气悬架车辆行驶性能通过性能越野性能振动响应

基于不同位置阻尼组件的连通式油气悬架振动性能

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机械设计 2015年第9期32卷 34-40页

作者：孙船斌马大为朱忠领南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

针对不同位置的阻尼组件,基于连通式油气悬架,建立了考虑各元件非线性和路面输入相关性的单桥四自由度车辆振动模型。研究悬架参数对行驶平顺性的影响,结果表明,对于阻尼组件上置悬架的平顺性,蓄能器的初始充气压力和体积、阻尼孔径和... 详细信息

针对不同位置的阻尼组件,基于连通式油气悬架,建立了考虑各元件非线性和路面输入相关性的单桥四自由度车辆振动模型。研究悬架参数对行驶平顺性的影响,结果表明,对于阻尼组件上置悬架的平顺性,蓄能器的初始充气压力和体积、阻尼孔径和油管内径均是重要影响因素,单向阀过流截面积和油管长度影响较小;对阻尼组件下置悬架的平顺性,阻尼孔径和油管内径均是主要影响因素,其他参数影响相对较小。兼顾悬架动挠度、车轮动载及道路友好性,基于遗传算法对悬架参数进行平顺性优化,分别在时域和频域内对比了连通式悬架和独立式悬架的车辆行驶性能,结果表明,相对于阻尼组件下置悬架,阻尼组件上置悬架的行驶性能指标均较好;连通式悬架明显提高了行驶平顺性,但增大了悬架的动挠度和车轮动载。

关键词：油气悬架阻尼组件平顺性优化

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喷水孔数量对燃气-蒸汽弹射内弹道的影响

弹道学报 2018年第2期30卷 37-41,46页

作者：胡晓磊孙船斌李仁凤刘庆运谢能刚安徽工业大学机械工程学院安徽马鞍山243002 郑州航空工业管理学院航空工程学院河南郑州450046

以含水室的燃气-蒸汽弹射动力装置为研究对象,采用Mixture两相流模型、k-ε湍流模型和域动分层动网格技术,研究了不同喷水孔数量对燃气-蒸汽弹射内弹道的影响。研究表明:随着喷水孔数量的增加,燃气进入弯管和发射筒内阻力逐渐增大,弹射... 详细信息

以含水室的燃气-蒸汽弹射动力装置为研究对象,采用Mixture两相流模型、k-ε湍流模型和域动分层动网格技术,研究了不同喷水孔数量对燃气-蒸汽弹射内弹道的影响。研究表明:随着喷水孔数量的增加,燃气进入弯管和发射筒内阻力逐渐增大,弹射装置内冷却水消耗完的时间逐渐缩短,弹射过程中的最大压力峰值逐渐降低。同时,喷水孔的数量对0.1~0.4s时间内的发射筒内的温度影响较大,对0.55s以后发射筒内的温度影响较小。喷水孔数量的增加引起发射筒内混合气体动能的降低,导致导弹的出筒时间延长和导弹的出筒速度降低。研究结果为燃气-蒸汽弹射喷水方案设计提供了理论依据。

关键词：内弹道燃气-蒸汽弹射喷水孔数量动态网格分层法