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基于粒子群优化算法PID参数优化的双电机耦合驱动履带车辆转向控制

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兵工学报 2024年第3期45卷 916-924页

作者：李欢欢刘辉盖江涛李训明北京理工大学机械与车辆学院北京100081 中国北方车辆研究所车辆传动重点实验室北京100072

针对电驱动履带车辆转向灵敏度不高、控制精度难的问题进行转向控制策略研究,对双电机耦合驱动履带车辆开展动力学分析,利用数学仿真软件建立转向动力学模型。设计一种基于粒子群优化算法对比例-微分-积分控制器(Proportional-Integral-... 详细信息

针对电驱动履带车辆转向灵敏度不高、控制精度难的问题进行转向控制策略研究,对双电机耦合驱动履带车辆开展动力学分析,利用数学仿真软件建立转向动力学模型。设计一种基于粒子群优化算法对比例-微分-积分控制器(Proportional-Integral-Differential controller,PID)参数优化的转向控制策略,以改进型时间乘绝对误差积分指标为粒子群优化算法目标函数,对PID转向控制策略中的控制参数进行实时优化,动态调节控制参数,实现车辆转向控制系统优化输出。利用硬件在环仿真平台和实车试验,对控制策略进行仿真和实车试验验证,试验结果验证了控制策略的有效性。

关键词：电驱动履带车辆粒子群优化算法转向控制耦合机构

锂离子电池高镍层状正极材料循环稳定性研究进展

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材料工程 2024年

作者：刘娜张锟田君梁晓嫱胡道中王一拓佟蕾徐春常田崔钧高洪波张跃强中国北方车辆研究所

高镍层状正极材料LiNixM1-xO2（x>0.8， M=Co， Mn， Al等）由于其高比容量、高工作电压和低成本，近年来成为混合动力电动汽车和电动汽车（EV）高能量密度锂离子电池（LIB）最有前景的正极材料。电动汽车技术的进步要求锂离子电池具有... 详细信息

高镍层状正极材料LiNixM1-xO2（x>0.8， M=Co， Mn， Al等）由于其高比容量、高工作电压和低成本，近年来成为混合动力电动汽车和电动汽车（EV）高能量密度锂离子电池（LIB）最有前景的正极材料。电动汽车技术的进步要求锂离子电池具有约350 Wh·kg-1的高能量密度，500 km的续航里程以用于商业应用。然而，高镍层状正极材料的容量快速衰减和结构不稳定性阻碍了其市场化应用。本文综述了高镍层状正极材料性能衰减的根本性问题，通过元素掺杂、表层重构、颗粒排布等方面重点讨论了近年来科研工作者为改善高镍层状正极材料循环稳定性的最新进展和观点，并指出未来可以尝试元素和结构协同构筑高结构强度高镍正极材料，以从根本上解决其高脱锂下的结构和热稳定性难题，进而开发出具有自主知识产权的高性能高镍层状正极及其改性新工艺、新方法。

关键词：高镍层状正极锂离子电池结构稳定性循环稳定性

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战时维修任务动态抢占式调度方法研究

兵器装备工程学报 2024年第S1期45卷 38-43页

作者：苗凤金柳月王秋芳杨立煜庞凤颖中国北方车辆研究所北京100072

针对战时复杂约束下的装备维修任务和维修资源之间的矛盾,在充分考虑维修地点、维修装备重要度、维修资源、维修效率和维修时间等约束的前提下,提出了战时维修任务动态调度模型。为平衡维修资源与维修任务,提高任务成功率,结合战时需求... 详细信息

针对战时复杂约束下的装备维修任务和维修资源之间的矛盾,在充分考虑维修地点、维修装备重要度、维修资源、维修效率和维修时间等约束的前提下,提出了战时维修任务动态调度模型。为平衡维修资源与维修任务,提高任务成功率,结合战时需求提出相应的维修任务抢占策略,采用改进枚举法对抢占式调度模型进行求解。最后结合示例,对该调度模型的应用进行了验证,证明了该模型及算法的有效性。

关键词：复杂约束维修任务维修资源抢占策略枚举法

非对称铺设双稳态正交复合材料层合方形板的静力学与动力学分析

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振动工程学报 2024年第7期37卷 1169-1181页

作者：郭振坤徐佳乐董挺北京建筑大学机电与车辆工程学院北京100044 中国北方车辆研究所北京100072

建立了非对称铺设双稳态正交复合材料层合方形板的静力学和动力学模型。通过固化分析确定了三个平衡状态,展示了以温差绝对值为控制参数的超临界叉形分岔。通过稳定性分析确定了三个平衡状态为两个稳定平衡状态和一个不稳定平衡状态。... 详细信息

建立了非对称铺设双稳态正交复合材料层合方形板的静力学和动力学模型。通过固化分析确定了三个平衡状态,展示了以温差绝对值为控制参数的超临界叉形分岔。通过稳定性分析确定了三个平衡状态为两个稳定平衡状态和一个不稳定平衡状态。通过静力学分析确定了双势阱势能曲线,这有助于对动态跳跃现象的研究。通过在动力学分析中引入阻尼,分析了平衡点的动态分岔。通过数值模拟讨论了基础激励频率对动力学特性的影响。当激励频率处于一定范围内时,系统会发生双势阱大振幅动态跳跃和非线性振动,此频率范围可以被设定为特定频率带宽。双稳态系统的主要动力学特性表现为周期振动、概周期振动和混沌振动。

关键词：非线性振动复合材料层合方形板双稳态三种平衡状态动态跳跃

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基于视锥距离和自适应权重卡尔曼滤波的多传感器融合算法

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中国公路学报 2024年第3期37卷 194-203页

作者：李杰张洛维王晓燕胡铮兰海王志勇王莉北京建筑大学机电与车辆工程学院北京102616 北京物资学院信息学院北京101149 中国北方车辆研究所车辆传动重点实验室北京100072

为提升智能驾驶系统的环境感知能力,采用多模态传感器并结合人工智能技术解决单模态传感器在环境感知方面存在识别效果差、易受干扰等问题。然而,跨模态传感器间的特征匹配仍存在问题,如特征表示不一致、感知误差、延迟误差等。为解决... 详细信息

为提升智能驾驶系统的环境感知能力,采用多模态传感器并结合人工智能技术解决单模态传感器在环境感知方面存在识别效果差、易受干扰等问题。然而,跨模态传感器间的特征匹配仍存在问题,如特征表示不一致、感知误差、延迟误差等。为解决这些问题,提出一种基于视锥距离度量的方法,构建了目标匹配矩阵,使用匈牙利算法进行帧间关联匹配。并引入自适应权重调节技术优化卡尔曼滤波算法,实现了低复杂度高效的跨模态传感器融合目标检测与跟踪。对比交并比(IoU)度量和欧氏距离度量,所提方法在骑行者和行人类别中,多目标跟踪准确度(MOTA)分别提升至81.22%和58.62%。研究结果表明,融合方法的均方根误差达到了0.349 0,相比相机和激光雷达单独预测方法分别减少了30.37%和30.53%,证实了所提出的自适应权重卡尔曼滤波融合跟踪方法的准确性。在KITTI数据集上的多目标跟踪实验测试,准确度达到了88.25%,与当前主流方法性能相当。在多种天气环境下的测试结果也展示了优异的性能,车辆、行人、骑行者的目标检测准确率分别达到了96.40%、75.51%和91.87%。相较于单一传感器,该融合方法在多种路况下表现出更优越的检测效果,提高了系统的可靠性与鲁棒性,为无人驾驶技术的进一步发展奠定了坚实基础。

关键词：汽车工程多目标跟踪传感器融合视锥距离卡尔曼滤波

地面装备电源变换系统高低压线缆串扰仿真研究

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强激光与粒子束 2024年第4期36卷 166-172页

作者：熊瑛李小健王彪张莹杜晓琳聂秀丽王天楠中国北方车辆研究所电磁兼容试验室北京100072

电源变换系统中功率器件如MOSFET和IGBT开关管的高速切换将产生高幅值和宽频段的电磁干扰,是电动车辆最为常见也无法避免的电磁干扰源。同时,互连线缆是机电设备传递信号和能量的载体,是实现设备功能不可或缺的组成部分,线缆的天线效应... 详细信息

电源变换系统中功率器件如MOSFET和IGBT开关管的高速切换将产生高幅值和宽频段的电磁干扰,是电动车辆最为常见也无法避免的电磁干扰源。同时,互连线缆是机电设备传递信号和能量的载体,是实现设备功能不可或缺的组成部分,线缆的天线效应使其成为设备产生电磁干扰的主要途径,是系统电磁兼容问题的主要根源之一。为了分析高压电源变换系统对低压控制系统的电磁耦合,以某典型地面装备电源变换系统IGBT开关管产生的脉冲宽度调制波(PWM波)作为电磁干扰源,以实装线缆作为分析对象,构建高低压线缆串扰模型,仿真分析不同线缆对地距离、线缆间距条件下单线、屏蔽线、双绞线等多类低压线缆的近端串扰电压,得出低压线缆的抗干扰性,为系统线缆的布线提供指导。

关键词：线缆电磁兼容电源变换系统线缆串扰共模干扰

基于DBSCAN聚类和LSTM网络的装甲车辆集群轨迹预测方法

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兵工学报 2024年

作者：陈刚王国新明振军陈旺商曦文阎艳北京理工大学机械与车辆学院中国北方车辆研究所

针对装甲车辆运动状态复杂性、战场态势不确定性、战术迷惑和欺骗性导致装甲车辆集群运动轨迹难以准确预测的问题，提出一种基于密度的空间聚类应用（Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise，DBSCAN）和长短时... 详细信息

针对装甲车辆运动状态复杂性、战场态势不确定性、战术迷惑和欺骗性导致装甲车辆集群运动轨迹难以准确预测的问题，提出一种基于密度的空间聚类应用（Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise，DBSCAN）和长短时记忆（Long Short Term Memory，LSTM）神经网络的装甲车辆集群轨迹预测方法。根据装甲车辆的斜坡上行驶、转向和车-车交互行驶状态，建立运动学模型。选取机动特征、环境特征和车-车交互特征等轨迹特征信息，基于双层LSTM网络预测单个装甲车辆的轨迹。基于DBSCAN算法将多条单装预测轨迹进行分段、相似度计算和聚类，获得集群代表轨迹作为装甲车辆集群的预测轨迹。仿真结果表明，该方法能够有效预测装甲车辆集群轨迹，实现料敌于先、谋敌于前。

关键词：装甲车辆集群轨迹预测 DBSCAN聚类长短时记忆网络轨迹预测系统

采用双向流固耦合的胀圈密封功率损失预测模型

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西安交通大学学报 2024年第3期58卷 69-81页

作者：冯伟胡帅宫武旗邹天刚桂鹏西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 中国北方车辆研究所车辆传动重点实验室北京100072

针对现存胀圈密封功率损失模型不能准测预测出实际运行时密封环的功率损失的问题,提出了新的胀圈密封功率损失预测模型。基于ANSYS Workbench平台建立了包括转轴、配油套及胀圈密封环在内的双向流固耦合数值计算模型,设计并搭建了胀圈... 详细信息

针对现存胀圈密封功率损失模型不能准测预测出实际运行时密封环的功率损失的问题,提出了新的胀圈密封功率损失预测模型。基于ANSYS Workbench平台建立了包括转轴、配油套及胀圈密封环在内的双向流固耦合数值计算模型,设计并搭建了胀圈密封性能试验系统,验证了数值模拟的准确性。通过多元线性回归方法构建了包含油液动力黏度、密封压差、转轴转速以及胀圈密封结构主要尺寸参数的功率损失预测模型,比现存模型包含更多影响因素。分析结果表明:模型预测值与试验值的相对误差在9%以内,满足工业应用要求;功率损失对各影响因素的敏感度由强到弱依次为:密封压差、温度、转速,且密封压差对胀圈密封功率损失影响高度显著。

关键词：胀圈密封功率损失线性回归正交试验数值计算

喷丸强化对车辆传动齿轮裂纹扩展影响的研究综述

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表面技术 2024年第4期53卷 1-19,57页

作者：李杰高紫钰王晓燕胡铮兰海王志勇北京建筑大学机电与车辆工程学院北京102616 北京物资学院统计与数据科学学院北京101149 中国北方车辆研究所车辆传动重点实验室北京100072

疲劳断裂是重载车辆传动齿轮的主要失效形式之一,齿轮底部疲劳裂纹的扩展将缩短车辆传动系统的服役寿命,严重时会导致车辆发生安全事故。延缓裂纹扩展的主要方法是在传动齿轮的表面引入一定大小的残余压应力。喷丸技术是一种冷加工表面... 详细信息

疲劳断裂是重载车辆传动齿轮的主要失效形式之一,齿轮底部疲劳裂纹的扩展将缩短车辆传动系统的服役寿命,严重时会导致车辆发生安全事故。延缓裂纹扩展的主要方法是在传动齿轮的表面引入一定大小的残余压应力。喷丸技术是一种冷加工表面强化处理工艺,该技术利用高速弹丸冲击材料表面,使零件表层产生塑性应变的同时,在表面和内部引入残余压应力,从而使裂纹闭合的能力得到强化,达到延缓裂纹扩展的强化效果。为了更好地揭示喷丸引入的残余压应力对疲劳裂纹扩展的影响,首先综述了传动齿轮表面疲劳裂纹产生的原因以及疲劳裂纹的扩展行为对重载车辆服役的影响。从强度因子、J积分以及裂纹闭合效应出发,介绍了传动齿轮表面疲劳裂纹扩展的理论以及残余压应力与疲劳裂纹扩展速率之间的关系。其次概述了目前国内外常用的新型有益于将残余拉应力转化为残余压应力的微粒子喷丸、激光喷丸、超声喷丸方法,并与传统机械喷丸技术相比较,阐述了新型喷丸表面强化技术的优缺点。此外,从数值模拟和试验结果两方面,论述了喷丸速度、喷丸角度、弹丸直径、弹丸材质和覆盖率5个工艺参数对在传动齿轮表面引入残余压应力的改善影响。最后对喷丸强化技术在传动齿轮上的多目标参数优化以及多尺度残余压应力与疲劳性能进行了展望,并结合重载车辆的使用需求,强调需要创新设计一种效率高、价格低、适用性广的喷丸技术,以进一步推动喷丸强化在延缓疲劳裂纹扩展方面的持续发展。

关键词：喷丸强化残余压应力传动齿轮疲劳裂纹扩展速率疲劳寿命表面强化