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商用车电控转向系统的发展现状与趋势

汽车工程 2024年第5期46卷 816-829页

作者：董梒季学武陶书鑫蒋体通何祥坤王恒刘亚辉北京科技大学自动化学院北京100083 清华大学车辆与运载学院北京100084 南洋理工大学机械与航空航天工程学院新加坡639798

商用车转向系统的电控化是实现商用车节能化和智能化的必由之路,为此商用车转向系统从传统的液压助力转向系统发展到以电液耦合助力转向系统为代表的电控转向系统。本文将对商用车电控转向技术进行综述,从电控转向系统的典型构型、智能... 详细信息

商用车转向系统的电控化是实现商用车节能化和智能化的必由之路,为此商用车转向系统从传统的液压助力转向系统发展到以电液耦合助力转向系统为代表的电控转向系统。本文将对商用车电控转向技术进行综述,从电控转向系统的典型构型、智能转向控制和功能安全设计3个方面对商用车电控转向技术的研究进行梳理,总结电控转向技术的重点研究领域和未来发展方向。梳理总结发现:(1)在系统构型方面,商用车电控转向系统以电液耦合转向助力技术为主,着重于实现商用车智能转向功能,同时兼顾节能化需求;商用车电动助力转向系统是未来理想的电控转向技术方案。(2)在智能控制方面,为了适应商用车智能化的发展,转向执行控制着重于解决液压系统所造成的非线性与时滞性问题以及轨迹跟随过程中的横向动力学控制难题;辅助驾驶功能着重于克服液压系统的非线性导致的转向力矩不连续以及人机控制权的分配;自动驾驶功能着重于提升安全性与燃油经济性。(3)在系统功能安全设计方面,商用车电控转向系统着重于设计符合功能安全标准的故障诊断与容错控制策略。

关键词：商用车电控转向系统智能转向控制功能安全容错控制策略

基于知识图谱的智能产品服务系统交互设计研究

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机械工程学报 2023年第11期59卷 94-105页

作者：从靖晨项忠霞李心雨董良李巨韬陈俊贤天津大学机械工程学院天津300350 东华大学机械工程学院上海201620 新加坡南洋理工大学机械与宇航工程学院新加坡639798

为满足用户对智能产品服务系统的个性化需求,提出了一种基于知识图谱的智能产品服务系统交互设计方法,使产品开发团队能够通过对交互设计本领域、外领域知识的结合与调用,输出智能产品服务系统的设计解决方案。首先,基于用户体验五要素... 详细信息

为满足用户对智能产品服务系统的个性化需求,提出了一种基于知识图谱的智能产品服务系统交互设计方法,使产品开发团队能够通过对交互设计本领域、外领域知识的结合与调用,输出智能产品服务系统的设计解决方案。首先,基于用户体验五要素理论构建本领域知识图谱,并利用其他学科的开源知识构建外领域知识图谱。其次,利用概念-知识(C-K)算子获取针对用户个性化需求的解决方案,以及方案对应的感官通道的数量和表现层元素的知识。最后,构建针对需通过人-Smart PSS交互予以实现个性化需求、基于实时数据的人机交互决策树。利用所开发的智能产品服务系统实时收集情景数据,结合已建立的人机交互决策树可不断获取并执行相应的解决方案。以智能用药服务系统为例,验证了基于知识图谱的智能产品服务系统交互设计方法的良好可行性。

关键词：智能产品服务系统交互设计知识图谱 C-K理论

基于高级形状记忆技术的产品设计,制造和再循环

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中国材料进展 2016年第8期35卷 613-621页

作者：王韬熹胡嘉恩 Salvekar Abhijit Vijay 翁毅伟黄为民南洋理工大学机械与宇航学院新加坡639798

在经历了大"塑性"变形后,通过施加某种特定激励(如变温、浸泡化学溶剂、试剂、光照等),材料能够恢复到原来的形状。具有这种形状记忆效应功能的材料被称为形状记忆材料。一系列试验表明,聚合物材料大都具有热驱动和化学驱动的形状记忆... 详细信息

在经历了大"塑性"变形后,通过施加某种特定激励(如变温、浸泡化学溶剂、试剂、光照等),材料能够恢复到原来的形状。具有这种形状记忆效应功能的材料被称为形状记忆材料。一系列试验表明,聚合物材料大都具有热驱动和化学驱动的形状记忆效应。最近的研究更证实了:依据多种基本原理,人们不仅可以通过修改已有的材料(如各种工程塑料),来设计新材料,并且可以优化材料,使之具有我们需要的形状记忆功能去满足工程应用的要求。因此,此种技术可以被称为高级形状记忆技术,以区别过去只局限于某些特定材料的形状记忆及其技术。高级形状记忆技术可以为产品从设计、制造到最终再循环提供不同于传统方法的思路。着重介绍了这一方面的最新进展。

关键词：聚合物形状记忆产品设计制造再循环

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硬盘抗冲击振动特性的研究进展

计算力学学报 2009年第3期26卷 324-329页

作者：史宝军孙亚军舒东伟姜华杨廷毅山东建筑大学机电学院济南250101 南洋理工大学机械与宇航学院新加坡639798

硬盘驱动器是计算机最重要的外存储设备。由于硬盘抗冲击振动问题的重要性和复杂性,许多研究者对此问题从各个方面进行了研究。本文从硬盘的基本结构和工作原理入手,介绍了磁头/磁盘系统的静动态特性,分析了影响磁头/磁盘系统性能的重... 详细信息

硬盘驱动器是计算机最重要的外存储设备。由于硬盘抗冲击振动问题的重要性和复杂性,许多研究者对此问题从各个方面进行了研究。本文从硬盘的基本结构和工作原理入手,介绍了磁头/磁盘系统的静动态特性,分析了影响磁头/磁盘系统性能的重要因素及其原理,并对国内外有关提高硬盘抗冲击振动性能的研究进行了较为系统的回顾和分析,最后阐述了硬盘冲击振动的控制研究,分析了硬盘目前所面临的关键问题及其可能的解决方案。

关键词：硬盘驱动器振动冲击静态特性动态特性

混堆模式下基于动态规则NSGAⅡ的自动堆垛起重机作业优化

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计算机应用 2022年第10期42卷 3259-3267页

作者：高银萍苌道方陈俊贤上海海事大学物流科学与工程研究院上海201306 南洋理工大学机械与宇航工程学院新加坡639798新加坡

针对外集卡到达时间的不确定性,提出自动堆垛起重机(ASC)作业序列的动态优化,从而以减少ASC作业完成时间以及ASC和外集卡等待时间为目的,提高自动化集装箱码头堆场的作业效率。首先,结合混堆模式下集装箱作业类型与外集卡动态到达的特点... 详细信息

针对外集卡到达时间的不确定性,提出自动堆垛起重机(ASC)作业序列的动态优化,从而以减少ASC作业完成时间以及ASC和外集卡等待时间为目的,提高自动化集装箱码头堆场的作业效率。首先,结合混堆模式下集装箱作业类型与外集卡动态到达的特点,提出ASC动态匹配外集卡作业任务的策略;其次,构建ASC作业时间最短与ASC和外集卡等待时间最短的多目标模型;最后,设计基于动态规则的非支配排序遗传算法Ⅱ(DRNSGAⅡ)作为求解算法。在小规模算例实验中,分别运用DRNSGAⅡ与遗传算法(GA)求解动态策略和随机策略下的ASC作业问题。实验结果表明,DRNSGAⅡ求解的动态策略下目标函数值优于随机策略28.2%,并且动态策略下DRNSGAⅡ的求解结果优于遗传算法23.3%。在大规模算例实验中,比较了DRNSGAⅡ与多目标粒子群优化(MOPSO)两种算法的性能。实验结果表明DRNSGAⅡ的求解结果优于MOPSO算法6.7%。可见DRNSGAⅡ能够快速生成多样化的非支配解,为混堆模式下的ASC动态作业提供决策支持。

关键词：混堆模式任务类型自动堆垛起重机动态策略非支配排序遗传算法Ⅱ

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复杂产品不确定性智能设计研究综述与展望

机械工程学报 2023年第19期59卷 213-236页

作者：洪兆溪冯毅雄娄山河宋秀菊胡炳涛张志峰谭建荣浙江大学宁波科创中心宁波315100 浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室杭州310027 南洋理工大学机械与宇航工程学院新加坡637460

不确定性现象普遍存在于各个设计环节,使得复杂产品的设计过程越来越复杂,正确认识并掌握设计过程中的各种不确定性是复杂产品智能设计取得成功的必要条件。系统梳理了产品设计中的不确定性因素种类与特征,聚焦于不确定性智能设计的设... 详细信息

不确定性现象普遍存在于各个设计环节,使得复杂产品的设计过程越来越复杂,正确认识并掌握设计过程中的各种不确定性是复杂产品智能设计取得成功的必要条件。系统梳理了产品设计中的不确定性因素种类与特征,聚焦于不确定性智能设计的设计流程,围绕用户需求不确定性智能分析、功能结构不确定性智能求解、设计方案不确定性智能决策、局部参数不确定性智能优化四个方面,分析了其研究现状与应用场景。针对现有不确定性智能设计中存在的强模糊冗余条件下设计意图难提取、不完全可信条件下功能行为难推理、不完备区间条件下设计方案难决策、混合不确定条件下结构性能难预测等问题,提出了复杂产品不确定性智能设计的未来研究方向。

关键词：复杂产品不确定性智能设计用户需求分析功能结构求解设计方案决策局部参数优化

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电机牵引振动对地铁转向架构架疲劳的影响

振动．测试与诊断 2022年第2期42卷 365-371,412页

作者：王秋实周劲松肖忠民宫岛王腾飞李炳劭韩兴晋张展飞同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804 南洋理工大学机械与航空航天工程学院新加坡639798

地铁转向架构架在其服役期内发生失效,且部分位于电机安装座附近,表明传统抗疲劳设计中,电机振动等部分特殊载荷被忽视或错误理解,导致构架局部疲劳强度的不足。为研究电机牵引振动对构架疲劳寿命的影响规律,以某地铁车辆转向架构架为... 详细信息

地铁转向架构架在其服役期内发生失效,且部分位于电机安装座附近,表明传统抗疲劳设计中,电机振动等部分特殊载荷被忽视或错误理解,导致构架局部疲劳强度的不足。为研究电机牵引振动对构架疲劳寿命的影响规律,以某地铁车辆转向架构架为案例。首先,建立了构架有限元模型,并通过实验模态分析验证了模型的准确性;其次,通过扫频计算,分析了电机振动激励下的构架局部动应力响应特性,并获得电机振动加速度与动应力响应的传递关系;最后,以某线路实测的电机振动加速度信号作为输入,通过求解构架疲劳薄弱区域的动应力响应功率谱密度,对比分析了牵引工况与惰行工况时的电机振动对构架疲劳寿命的影响。结果表明:此分析案例中,电机激励下的振动能量主要集中于第6、第7阶模态,分别受电机横向、垂向振动所激起,对构架的疲劳损伤贡献较大。相比于惰行工况,牵引工况下的构架关键位置的疲劳寿命大幅减少,提出地铁构架设计需要充分考虑电机牵引振动对疲劳寿命影响的重要性。

关键词：地铁转向架疲劳电机牵引振动

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基于参数化功率谱估计的车轮多边形动态识别

振动．测试与诊断 2023年第4期43卷 654-660,825页

作者：王秋实周劲松肖忠民宫岛李晓玉王腾飞龙苒沈有红同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804 南洋理工大学机械与航空航天工程学院新加坡639798

由于传统频谱估计方法存在固有缺陷,对车轮多边形振动频率的识别容易产生较大误差,尤其对于初期车轮多边形的识别更是困难。为解决上述问题,基于参数化功率谱估计理论,提出一种车轮多边形动态识别方法。首先,根据车轮多边形的动态特性,... 详细信息

由于传统频谱估计方法存在固有缺陷,对车轮多边形振动频率的识别容易产生较大误差,尤其对于初期车轮多边形的识别更是困难。为解决上述问题,基于参数化功率谱估计理论,提出一种车轮多边形动态识别方法。首先,根据车轮多边形的动态特性,建立了谐波频率恢复模型;其次,基于奇异值分解法与归一化误差分析对谐波恢复模型的阶数进行确定;然后,采用总体最小二乘法对谐波恢复模型的参数进行计算;最后,根据Cadzow估计理论对异常磨耗信号进行功率谱估计,并以某地铁车辆的轴箱垂向振动加速度实测信号为例,对该方法的可行性与正确性进行了验证。结果表明:该方法可基于短时序列数据实现高精度频域估计,且对谐波信号敏感,尤其适用于早期车轮多边形异常磨耗信号的识别。

关键词：铁道车辆车轮多边形动态识别估计功率谱参数化

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基于KDE的构架应力谱外推与疲劳寿命评估

振动．测试与诊断 2022年第3期42卷 556-563,621页

作者：王秋实周劲松肖忠民宫岛张展飞王腾飞孙煜同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804 南洋理工大学机械与航空航天工程学院新加坡639798

获取动应力谱是对车辆结构进行疲劳分析的重要前提,其分析结果的准确性受动应力谱的完整性和充分性的影响。在保留载荷的概率分布特征的前提下,有必要将动应力测试数据从小样本外推至大样本。对转向架构架的应力谱外推和疲劳寿命评估进... 详细信息

获取动应力谱是对车辆结构进行疲劳分析的重要前提,其分析结果的准确性受动应力谱的完整性和充分性的影响。在保留载荷的概率分布特征的前提下,有必要将动应力测试数据从小样本外推至大样本。对转向架构架的应力谱外推和疲劳寿命评估进行了研究,并以某地铁转向架测点为分析案例。首先,对二维核密度估计(kernel density estimation,简称KDE)中最优带宽的确定方法进行了讨论;其次,提出了采用矩阵型灰色关联度分析方法对外推前后的雨流矩阵的接近性关联度与相似性关联度进行量化评价;最后,提出基于多样本核密度动应力谱外推的疲劳寿命评估方法。结果表明:与基于实测数据的评估结果相比,基于核密度外推的疲劳寿命评估结果的相对误差为-4.17%,安全运营里程减少了2.13×104km。基于核密度估计的外推精度满足工程实践的要求,且评估结果更偏于安全,对保证车辆安全运营十分有益。

关键词：转向架构架核密度估计核密度外推应力谱疲劳寿命