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带梯形截面导磁环的全通道有效车用磁流变减振器设计

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兵工学报 2023年第1期44卷 61-73页

作者：吴欢李以农张志达张紫微蒲华燕罗均重庆大学机械与运载工程学院重庆400030

车用磁流变减振器(MRD)往往结构尺寸较小,且传统的车用MRD阻尼通道有效工作长度较短,输出阻尼力小,导致其工程应用受到限制。针对这一问题,提出一种带梯形截面导磁环的新型全通道有效MRD以增大阻尼通道有效工作长度,减缓磁饱和,并基于... 详细信息

车用磁流变减振器(MRD)往往结构尺寸较小,且传统的车用MRD阻尼通道有效工作长度较短,输出阻尼力小,导致其工程应用受到限制。针对这一问题,提出一种带梯形截面导磁环的新型全通道有效MRD以增大阻尼通道有效工作长度,减缓磁饱和,并基于磁流变液流变特性和流体动力学理论给出了具体的结构与磁路设计计算方法,将5种不同结构的MRD进行有限元仿真对比。通过阻尼特性测试试验,分析其阻尼特性并与普通MRD、带弯曲磁路全通道有效MRD进行对比,应用线性二次高斯(LQG)控制器进行减振性能分析。研究结果表明:新型全通道有效MRD能够显著提高阻尼通道有效工作长度,达到阻尼通道全长的99%以上;新型全通道有效MRD能改善小尺寸MRD易发生磁饱和的问题;在相同电流激励与尺寸约束下阻尼通道的磁场强度分布更均匀,平均磁场强度更大,具有更大的输出阻尼力;新型全通道有效MRD在结构尺寸小的同时具有更大的输出阻尼力;新型全通道有效MRD相对于普通MRD具有更好的减振性能,能够进一步降低车辆的簧上质量加速度与轮胎动变形21.51%和1.43%。该研究能有效扩宽小尺寸MRD的实际应用范围,具有一定的工程应用价值。

关键词：磁流变减振器轮式军用车辆全通道有效结构设计磁路设计梯形截面导磁环

基于压电摩擦阻尼的四参数隔振系统等效建模与频变阻尼特性分析

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机械工程学报 2023年第5期59卷 192-201页

作者：王敏廖松泉孙翊丁基恒蒲华燕罗均刘清宇上海大学机电工程与自动化学院上海200444 上海大学海洋智能无人系统装备教育部工程技术研究中心上海200444 重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 武汉科技大学机械自动化学院武汉430081

在轨卫星搭载的高精度有效载荷对环境微振动异常敏感,从而对隔振系统的振动衰减性能提出了更高的要求。传统两参数被动隔振系统提高隔振性能时,常采用添加定常阻尼进行能量耗散的方式,但存在低频共振峰抑制与高频快速衰减不能兼顾的固... 详细信息

在轨卫星搭载的高精度有效载荷对环境微振动异常敏感,从而对隔振系统的振动衰减性能提出了更高的要求。传统两参数被动隔振系统提高隔振性能时,常采用添加定常阻尼进行能量耗散的方式,但存在低频共振峰抑制与高频快速衰减不能兼顾的固有矛盾问题。为了解决这一问题,一种能够实现阻尼特性基于频率变化的四参数隔振系统被提出,采用归一化方法建立其系统传递率与等效阻尼理论模型,并与两参数和三参数隔振系统进行对比分析。基于四参数系统的频变阻尼等效理论,设计一种基于压电陶瓷致动器产生摩擦阻尼的具象化四参数隔振系统,考虑非线性摩擦阻尼的融合问题,并分析中间等效质量参数对阻尼频变特性的影响规律,最后对其频变阻尼特性和隔振性能进行了仿真与实验验证。结果表明:时域上,四参数隔振系统对随机信号的隔振率达到91.1%;频域上,相较常值小阻尼系统,四参数隔振系统在低频共振处的峰值性能提升5.46dB,且高频段保持相近的快速衰减,表现出低频大阻尼、高频小阻尼的频变阻尼特性。仿真与实验结果均表明,系统能够解决被动隔振系统中存在的高低频隔振性能之间的矛盾问题。

关键词：四参数系统频变阻尼隔振系统归一化模型摩擦阻尼

面向无人驾驶车辆节能的迭代优化预测控制方法

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汽车安全与节能学报 2023年第1期14卷 80-88页

作者：刘熠宫新乐唐云胡嫚马捷秦毅吴飞蒲华燕罗均西南大学工程技术学院重庆400715 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084 重庆大学机械与运载工程学院重庆400044

该文提出一种数据驱动的无人驾驶重型车辆节能驾驶迭代优化预测控制(IOBPC)方法。基于历史数据构造并迭代更新终端状态约束集和终端油耗函数,并对约束集和终端油耗函数进行近似处理,提高算法计算效率;通过学习车辆状态轨迹和燃油消耗的... 详细信息

该文提出一种数据驱动的无人驾驶重型车辆节能驾驶迭代优化预测控制(IOBPC)方法。基于历史数据构造并迭代更新终端状态约束集和终端油耗函数,并对约束集和终端油耗函数进行近似处理,提高算法计算效率;通过学习车辆状态轨迹和燃油消耗的关联机理,保证优化算法代价函数在迭代过程中单调递减并最终收敛,从而实现车辆燃油经济性的显著提升。结果表明:迭代优化预测控制器在多次迭代后使车辆轨迹收敛,燃油消耗减少了约10.2%,相比基于动态规划(DP)的节能驾驶策略,节能效果得到了进一步的提升,且调节参数较少,支持实时求解,更利于实际应用。

关键词：无人驾驶重型车辆节能驾驶迭代优化预测控制

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基于椭圆碰撞锥的无人艇动态避障方法

仪器仪表学报 2017年第7期38卷 1756-1762页

作者：蒲华燕丁峰李小毛罗均彭艳上海大学上海200444

为了提高无人艇在海洋动态避障中的效率,提出一种基于椭圆聚类-碰撞锥推演的可预测型无人艇海洋动态避障控制方法。在现有的路径规划算法,大多数对障碍物进行圆形建模,进一步采取规避措施。依据无人艇在海洋环境下实际的碰撞问题,提出... 详细信息

为了提高无人艇在海洋动态避障中的效率,提出一种基于椭圆聚类-碰撞锥推演的可预测型无人艇海洋动态避障控制方法。在现有的路径规划算法,大多数对障碍物进行圆形建模,进一步采取规避措施。依据无人艇在海洋环境下实际的碰撞问题,提出对动态船只进行椭圆聚类,进一步提高无人艇的避障效率。提出的避障算法结合了《国际海上避碰规则》(COLREGS),并在避障结束后回归到初始规划轨迹上,最后,对提出的动态避障算法进行了仿真分析和实验测试。

关键词：无人艇碰撞锥动态避障《国际海上避碰规则》

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单一可动叶片车轮和砂土的交互作用力学特性

哈尔滨工业大学学报 2018年第7期50卷 119-125页

作者：杨扬张敏孙翊刘娜蒲华燕上海大学机电工程与自动化学院上海200072

为评估本课题组研发的新型可动叶片车轮ALW(Active Lugged Wheel)与土壤交互作用的力学特性,搭建了ALW-土壤交互作用力学测量平台,测量了采用不同叶片运动轨迹的ALW机构与砂土间相互作用所产生的牵引力和垂直升力,将其与光滑车轮和单个... 详细信息

为评估本课题组研发的新型可动叶片车轮ALW(Active Lugged Wheel)与土壤交互作用的力学特性,搭建了ALW-土壤交互作用力学测量平台,测量了采用不同叶片运动轨迹的ALW机构与砂土间相互作用所产生的牵引力和垂直升力,将其与光滑车轮和单个叶片产生的土壤反作用力分别进行比较,辨识了车轮表面和叶片与砂土的耦合作用影响.根据测量结果进一步分析了叶片倾斜角度和沉陷长度对土壤反作用力的影响,并通过最小二乘法构建了叶片沉陷长度与土壤反作用力相关性的数学模型.结果表明:当车轮转角处于一定范围内时,ALW产生的牵引力和垂直升力比光滑车轮和单个叶片产生的作用力的总和更大,因此推断车轮表面和叶片与砂土的耦合作用会影响砂土的变形形式,ALW可以利用砂土的这种变形特性增大土壤反作用力;ALW受到的牵引力和竖直升力与叶片的倾斜角度没有明显关系,而与叶片的沉陷长度呈二次函数关系,因此可以通过主动调节叶片的沉陷长度来提高ALW机构在软土上的运动性能.

关键词：地面力学砂地轮式机器人主动叶片力学特性

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多足步行机器人分布式分层控制系统研究

多足步行机器人分布式分层控制系统研究

作者：蒲华燕华中科技大学

学位级别：硕士

模块化可重构多足步行机器人由几何特征及功能相似的可交换模块组成。它既具有可重构机器人能够根据工作环境和工作任务要求来改变自身结构的能力,又具有多足步行机器人对复杂地形的良好适应能力以及较高的灵活性,因此成为机器人研究的... 详细信息

模块化可重构多足步行机器人由几何特征及功能相似的可交换模块组成。它既具有可重构机器人能够根据工作环境和工作任务要求来改变自身结构的能力,又具有多足步行机器人对复杂地形的良好适应能力以及较高的灵活性,因此成为机器人研究的一个热点,本文以模块化可重构多足步行机器人为研究对象,围绕机器人控制系统展开了研究,具体的研究工作包括以下几个方面: 针对模块化可重构多足步行机器人的机构特点,设计了一套分布式分层控制系统。该系统由上层PC机、机身控制器和多个底层控制器组成(底层控制器数量由机器人的具体构型决定)。其中上层PC机主要完成运动规划、步态生成等上层功能,机身控制器负责从PC机接收运动数据并协调各底层关节运动,底层控制器负责控制和驱动关节电机按运动指令运动。设计了基于ARM微处理器和μc /os ? II嵌入式实时操作系统的机身控制器,该控制器具有良好的实时性、可靠性和可扩展性。并提出了一种底层模块的ID自识别方法,能很好地支持多足步行机器人的重构。设计并选择具有传输速度快、即插即用的特点的USB总线作为机身控制器与PC机之间的通信接口,以满足机身控制器与PC间有大量数据需要实时交换的要求,同时更好的支持了机器人的可重构和可扩展性。在底层驱动软件的基础上制定了适用于机器人数据传输的应用层通信协议。基于CAN总线的底层控制器位于机器人分布式控制体系底层。它采用了微处理器、专用的运动控制和驱动芯片以及光电编码器,实现了机器人关节的伺服闭环运动控制。采用CAN总线作为模块间的通信接口,有效地支持了多关节实时控制。在模块化可重构多足步行机器人MiniQuad上进行了步行足分布式控制器性能测试、多关节协调运动控制算法研究以及腿臂融合功能测试,实验结果验证了该分布式分层控制系统的有效性。

关键词：多足步行机器人分布式控制系统 CAN总线模块化可重构

基于beta回归的长白落叶松树干含水率预测模型

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应用生态学报 2024年第3期35卷 587-596页

作者：曹华燕苗铮郝元朔董利虎东北林业大学林学院森林生态系统可持续经营教育部重点实验室哈尔滨150040

为探究人工长白落叶松边材、心材、树皮、树干含水率沿树干的纵向变化规律,本研究结合样地、样木效应,构建了基于beta回归的含水率混合效应模型,采用不限定相对高度(方案Ⅰ)和限定高度在2 m以下(方案Ⅱ)2种抽样方式对模型进行校正。结... 详细信息

为探究人工长白落叶松边材、心材、树皮、树干含水率沿树干的纵向变化规律,本研究结合样地、样木效应,构建了基于beta回归的含水率混合效应模型,采用不限定相对高度(方案Ⅰ)和限定高度在2 m以下(方案Ⅱ)2种抽样方式对模型进行校正。结果表明:边材、树干含水率沿树干向上逐渐增加;心材含水率沿树干向上先略减后增大;树皮含水率沿树干向上先增大后趋于平缓,然后再增加。相对高度、活冠高、林分每公顷胸高断面积、年龄和林分优势高是显著影响长白落叶松木材含水率的因子。方案Ⅰ下,随机抽取2~3个圆盘的含水率测量值来校准模型可以得到稳定的预测精度,树干含水率的平均绝对误差百分比(MAPE)可达7.2%(随机抽取2个),边材、心材、树皮含水率的MAPE可达7.4%、10.5%、10.5%(随机抽取3个);方案Ⅱ下,抽取1.3和2 m圆盘的含水率测量值校准模型最适宜,边材、心材、树皮和树干含水率的MAPE分别达到7.8%、11.0%、10.4%和7.1%。所有beta混合效应回归模型的预测精度都明显优于基础模型。包含样地、样木效应的两水平beta混合效应回归模型可以很好地预测长白落叶松各部位的含水率。

关键词：长白落叶松木材含水率 beta回归模型边材心材树皮树干

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超精密隔振系统的建模与参数辨识

武汉理工大学学报 2011年第1期33卷 125-129,133页

作者：董卡卡蒲华燕徐振高陈学东华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室武汉430074

根据超精密隔振器的内部结构和隔振系统的布置形式,建立了超精密隔振系统的动力学模型,并在此基础上推导出理论频响函数。提出了隔振系统的频响测试方法,根据测试数据的特征值,计算获得了隔振系统动力学参数的初始值。采用参数调整法,... 详细信息

根据超精密隔振器的内部结构和隔振系统的布置形式,建立了超精密隔振系统的动力学模型,并在此基础上推导出理论频响函数。提出了隔振系统的频响测试方法,根据测试数据的特征值,计算获得了隔振系统动力学参数的初始值。采用参数调整法,使理论频响曲线不断逼进实验频响曲线,从而辨识出隔振系统的动力学参数。实验和误差分析结果验证了动力学模型的有效性和辨识参数的可信性。

关键词：超精密隔振系统动力学模型频响函数参数辨识误差分析

一种2自由度柔顺移动并联机构研究及其在对接装置上应用

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机械工程学报 2019年第11期55卷 114-122页

作者：杨毅鹿碧洲李小毛姚骏峰蒲华燕彭艳上海大学机电工程与自动化学院

利用伪刚体模型研究了柔性曲梁的弹性回复力和刚度特性,推导出了柔性曲梁的直线刚度表达式,其结果表明通过改变曲梁的预变形量可以改善曲梁的刚度特性,使其具有近似线性化刚度特点。利用该特点,提出了一种双曲梁支链结构形式。结合伪刚... 详细信息

利用伪刚体模型研究了柔性曲梁的弹性回复力和刚度特性,推导出了柔性曲梁的直线刚度表达式,其结果表明通过改变曲梁的预变形量可以改善曲梁的刚度特性,使其具有近似线性化刚度特点。利用该特点,提出了一种双曲梁支链结构形式。结合伪刚体模型和螺旋理论,探讨了该双曲梁支链的自由度和运动特性,进而设计出了一种2自由度柔顺移动并联机构。根据机构运动特点,推导出了其简化运动学和动力学方程,给出了并联机构平台的工作空间和刚度性能,对并联机构平台的极限扭转力矩进行了研究,并制作了柔顺移动并联机构实物样机,对其运动特性进行了试验验证。最后,将2自由度柔顺移动并联机构应用于无人艇水样对接装置设计,利用ADAMS仿真了对接过程,结果表明,该装置能在有较大的径向平移偏差和角度偏差的情况下,完成公头和母头的柔顺对接。

关键词：伪刚体模型柔性曲梁柔顺移动并联机构对接装置