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精炼车间过滤机的自动控制系统设计

中国油脂 2024年第8期49卷 149-152页

作者：秦忠凯李亭亭刘宝友赵向军山东凯斯达机械制造有限公司山东济宁272000 济宁市机械设计研究院有限公司山东济宁272000

叶片过滤机是精炼车间脱色工段中非常关键的设备,设备前端后续的工艺阀门很多,有很多操作步骤和时间节点控制阀门的开启和关闭,操作复杂烦琐。为简化人工手动操作的烦琐性及为更多单机系统控制提供技术参考,以立式叶片过滤机为例,采用PL... 详细信息

叶片过滤机是精炼车间脱色工段中非常关键的设备,设备前端后续的工艺阀门很多,有很多操作步骤和时间节点控制阀门的开启和关闭,操作复杂烦琐。为简化人工手动操作的烦琐性及为更多单机系统控制提供技术参考,以立式叶片过滤机为例,采用PLC和触摸屏的方式构建自动控制系统,控制叶片过滤机的单机运行和切换控制。自动控制系统的CPU采用西门子S7-1214C DC/DC/Rly,HMI采用西门子KTP1200触摸屏,并采用西门子TIAPORTALV18软件进行PLC硬件组态及编程和上位机KTP1200的监控和控制界面的制作,自动控制系统的设计包括两台过滤机的单独控制和切换控制,可根据不同的产量设定切换的时间参数。此系统运行稳定可靠,是独立的控制系统,可以单独应用于生产,还具有以太网通信功能,可以实现与其他控制系统的数据交换。

关键词：叶片过滤机精炼自动控制 S7-1214C KTP1200

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电动汽车BMS从控板热分析及散热优化

汽车工程 2024年第1期46卷 128-138页

作者：原江鑫何莉萍李耀东李罡湖南大学整车先进设计制造技术全国重点实验室长沙410082 湖南大学机械与运载工程学院长沙410082 湖南中南智能装备有限公司长沙410116

针对电动汽车电池管理系统从控板服役过程中因温度过高和不均影响整车动力性、安全性问题,本文基于CFD理论,采用Icepak软件建立并验证了某商用BMS从控板热分析模型。首次在车载服役条件下,基于热分析模型开展了温度场分析和热均匀性优... 详细信息

针对电动汽车电池管理系统从控板服役过程中因温度过高和不均影响整车动力性、安全性问题,本文基于CFD理论,采用Icepak软件建立并验证了某商用BMS从控板热分析模型。首次在车载服役条件下,基于热分析模型开展了温度场分析和热均匀性优化研究。BMS从控板热仿真分析表明,均衡模块及供电模块因局部积热温度均超过BMS的设计温度限值60℃,整个BMS从控板最大温差为21.0℃。为此,进一步开展了BMS从控板散热路径分析,并通过改变均衡电阻间距、布局、PCB基材以及增设导热硅胶垫进行散热优化设计。提高了BMS从控板的散热能力,使BMS从控板的最高温度控制在设计规定值60℃以下,同时整个电路板的温差降为6.9℃,提高了BMS从控板在实际车载服役条件下的安全性和可靠性,可望为BMS从控板热设计与优化提供理论方法。

关键词：新能源电动汽车 BMS从控板热分析散热优化

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基于改进预瞄控制模型的车道保持系统设计

中国机械工程 2024年第3期35卷 548-558页

作者：梁永彬付广林智桂何智成张家洛陈涛上汽通用五菱汽车股份有限公司柳州545007 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

为解决扭矩控制的车道保持(LKA)系统鲁棒性不高、受车辆制造一致性以及路面激烈干扰影响大的问题,采用神经网络技术、Autofix算法及预瞄反馈控制理论,利用预期轨迹决策和跟随PID控制算法设计了一套基于角度控制的车道保持系统。基于Cars... 详细信息

为解决扭矩控制的车道保持(LKA)系统鲁棒性不高、受车辆制造一致性以及路面激烈干扰影响大的问题,采用神经网络技术、Autofix算法及预瞄反馈控制理论,利用预期轨迹决策和跟随PID控制算法设计了一套基于角度控制的车道保持系统。基于Carsim/Veristand/MATLAB搭建了硬件在环仿真试验平台,通过虚拟仿真验证了该车道保持系统设计的有效性与准确性。基于GB/T 39323—2020、CN-CAP—2021、Euro-NCAP—2022并结合实车调试及用户关注场景对车道保持系统的测试要求,通过仿真及实际场景对比验证得出以下结论:相对于扭矩控制的LKA系统,在相同使用场景下,使用角度控制的车道保持系统具有较好的车道保持能力、稳定性、适应性和鲁棒性。

关键词：车道保持系统角度控制预瞄控制 Autofix算法比例-积分-微分控制

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遗传算法在橡胶超弹性材料参数反求中的应用

机械科学与技术 2024年第4期43卷 553-558页

作者：周兵袁昆明刘阳毅沈川湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082 三一汽车起重机械有限公司长沙410600

将优化算法与有限元仿真分析相结合可以对橡胶的材料参数进行反求,该方法基于一款叠层橡胶弹簧的试验数据,并选用Mooney-Rivlin超弹性本构模型。在参数反求的过程中,为解决传统遗传算法出现的早熟、稳定性差以及收敛速度慢的问题,将编... 详细信息

将优化算法与有限元仿真分析相结合可以对橡胶的材料参数进行反求,该方法基于一款叠层橡胶弹簧的试验数据,并选用Mooney-Rivlin超弹性本构模型。在参数反求的过程中,为解决传统遗传算法出现的早熟、稳定性差以及收敛速度慢的问题,将编码方式改为实数编码,并在算法中引入精英保留策略和自适应的交叉与变异概率。将根据改进遗传算法反求得到的刚度特性曲线与试验结果进行对比,发现二者具有很好的一致性,表明通过反求得到的材料参数能准确地对橡胶材料的力学性能进行描述。

关键词：叠层橡胶弹簧超弹性本构模型参数反求遗传算法

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基于机器视觉的汽车车门三维定位引导

中国机械工程 2024年

作者：那一鸣胡超邱业余卢礼兵宋凯湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室比亚迪汽车工业有限公司

目前车间中常通过预先示教的方式，即机械臂按照设定好的空间轨迹对夹具上位置固定的零部件进行引导抓取，人机工程性差且智能化程度较低。因此需要一种自动化定位引导方法，通过机器视觉技术实现对非固定位置零部件的取放装配。结合单... 详细信息

目前车间中常通过预先示教的方式，即机械臂按照设定好的空间轨迹对夹具上位置固定的零部件进行引导抓取，人机工程性差且智能化程度较低。因此需要一种自动化定位引导方法，通过机器视觉技术实现对非固定位置零部件的取放装配。结合单目相机位姿测量技术，建立多相机n点透视(Perspective-n-Point, PnP)定位模型和机械臂引导模型，最终实现了对零部件的空间感知和引导抓取，在提高系统柔性化的同时，减少了精密夹具使用和人力参与。并提出一种基于多零位锚点的预标定方法，用于补偿机械臂及视觉模块的系统误差，从而提高大尺寸零部件的定位引导精度。

关键词：机器视觉自动化定位引导 PnP相机模型多零位锚点

BMS电路板多模块协同热-力耦合建模及仿真分析

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第8期51卷 135-144页

作者：何莉萍原江鑫李耀东湖南大学整车先进设计制造技术全国重点实验室湖南长沙410082 湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082 湖南中南智能装备有限公司湖南长沙410117

针对现有电动汽车电池管理系统(BMS)电路板研究仅仅考虑单一功能模块的温度场及其散热效果,缺乏考虑BMS多个功能模块在温度场和力场下的相互影响及协同效应的研究的情况,以某商用BMS电路板为研究对象,采用ANSYS构建了表征BMS多模块协同... 详细信息

针对现有电动汽车电池管理系统(BMS)电路板研究仅仅考虑单一功能模块的温度场及其散热效果,缺乏考虑BMS多个功能模块在温度场和力场下的相互影响及协同效应的研究的情况,以某商用BMS电路板为研究对象,采用ANSYS构建了表征BMS多模块协同作用下的热-力耦合数值仿真分析模型并验证了其有效性.在此基础上,针对BMS电路板各功能模块温度场及热变形行为开展了数值仿真研究.结果表明:BMS电路板温度分布不均,最大温差达20.5℃.均衡模块存在积热,温度高达54.4℃.高温导致电路板组件发生热膨胀变形,同时电路板约束诱发均衡模块及供电模块边缘的贴片电阻出现热应力集中,两者共同作用致使BMS均衡模块、供电模块产生凸起翘曲变形,且Z轴热变形量随着温度升高而增大,最大变形量达9.5μm,应针对BMS电路板上积热模块开展散热优化设计.

关键词：电动汽车 BMS 多模块温度场热变形热-力耦合仿真分析

基于新型三角形壳元和多重动态自适应方法的薄板冲压成形分析

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机械工程学报 2024年第14期60卷 153-165页

作者：赵妍李射崔向阳湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082 湖南迈曦软件有限责任公司长沙410082

薄板冲压成形是利用金属板料的塑性,在模具的外力作用下成形的工艺方法。从薄板冲压成形过程的关键技术出发,开发用于薄板冲压成形所需的新型三角形壳单元;基于更新的拉格朗日框架,嵌入用于材料非线性求解的隐式径向返回算法;开发用于... 详细信息

薄板冲压成形是利用金属板料的塑性,在模具的外力作用下成形的工艺方法。从薄板冲压成形过程的关键技术出发,开发用于薄板冲压成形所需的新型三角形壳单元;基于更新的拉格朗日框架,嵌入用于材料非线性求解的隐式径向返回算法;开发用于接触分析的接触搜索算法和接触力计算方法,求解薄板冲压成形问题。计算效率与计算精度之间的平衡是薄板冲压成形有限元仿真的关键,应用几何与能量结合的误差准则提高加密范围的准确性,引入根据几何矢量插入新节点的方法来减少接触计算的迭代,提出一种多重动态自适应算法。随着计算过程中变形区域与应力集中区域的变化,对网格进行多重“加密-聚合-加密”。通过有限元仿真实例对比,表明此算法能够保证计算精度的前提下提升计算效率。

关键词：新型三角形壳元剪切自锁薄板冲压成形有限元仿真网格动态自适应

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基于GCN和QP的智能车辆换道决策规划

北京理工大学学报 2024年第8期44卷 820-827页

作者：冯付勇魏超吕彦直何元浩北京理工大学机械与车辆学院北京100081 中兵智能创新研究院有限公司北京100072 群体自主与协同实验室北京100072 特种车辆设计制造集成技术全国重点实验室北京100081

考虑动态驾驶场景下车辆间的交互影响,提出了一种基于图卷积网络和二次规划的智能车辆自主换道行为决策与运动规划方法.首先将感兴趣区域进行分层建模,以图结构数据的形式对驾驶场景的全局和局部动态交互信息进行聚合,通过图卷积网络输... 详细信息

考虑动态驾驶场景下车辆间的交互影响,提出了一种基于图卷积网络和二次规划的智能车辆自主换道行为决策与运动规划方法.首先将感兴趣区域进行分层建模,以图结构数据的形式对驾驶场景的全局和局部动态交互信息进行聚合,通过图卷积网络输出自车应采取的驾驶行为决策指令,然后与运动规划模块结合,基于局部子图划分可通行区域,构建并求解二次规划模型,得到满足运动学约束的无碰撞运动轨迹,最终完成无碰撞自主换道.对提出的方法进行了仿真实验与实车验证,实验结果证明该方法的性能要优于传统的规划方法,具有更好的实验成功率以及场景泛化性能.

关键词：智能车辆换道行为决策运动规划图卷积网络二次规划

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基于优化动力学模型的路径跟踪控制研究

中国机械工程 2024年第6期35卷 1000-1009页

作者：何智成王煜凡韦宝侣李智卜腾辰湖南大学整车先进设计制造技术全国重点实验室长沙410082 上汽通用五菱汽车股份有限公司柳州545007

针对一般路径跟踪模型预测控制器在高速大曲率工况下适应性差的问题,提出了一种基于优化动力学模型的自适应预测时域控制策略。首先,为解决经典动力学模型在较高侧向加速度工况下精度不足的问题,建立了包含侧倾转向和变形转向特性的优... 详细信息

针对一般路径跟踪模型预测控制器在高速大曲率工况下适应性差的问题,提出了一种基于优化动力学模型的自适应预测时域控制策略。首先,为解决经典动力学模型在较高侧向加速度工况下精度不足的问题,建立了包含侧倾转向和变形转向特性的优化模型,实现了车辆状态的较高精度预测;其次,为解决高速大曲率工况下固定预测时域控制效果不佳的问题,提出了基于二维高斯函数的自适应预测时域策略,以低算法复杂度实现了预瞄距离的实时调整;最后,通过CarSim/Simulink联合仿真实验验证了控制器在双移线道路上的控制效果,结果表明,横向位置峰值误差降低45.1%,横摆角峰值误差降低72.4%,设计的控制器对极限工况有更好的适应性。

关键词：智能网联汽车横向动力学优化路径跟踪模型预测控制自适应预测时域