针对整体式线控液压制动(EHB)系统中电子电气系统的随机失效问题,提出基于故障诊断与容错策略的安全机制。在AMEsim中搭建包含电子控制单元ECU、踏板感觉模拟器单元、建压单元和液压控制单元的制动系统模型,仿真分析结果表明,该模型响应快、精度高,满足制动系统的要求并可以提供良好的踏板感觉曲线。针对踏板位移传感器失效,设计整体式EHB系统安全机制。基于模型得到踏板位移传感器的冗余仿真信号,设计踏板位移传感器失效的故障诊断与容错策略,在典型工况下进行踏板位移传感器失效仿真测试,结果表明,提出的故障诊断与容错策略可以对踏板位移传感器实现故障诊断,并通过容错输出正确踏板位移信号,且诊断时间快,有效地提高了整体式EHB系统的功能安全性。

对基于磁流变液的电控转向阻尼控制器进行了系统介绍,建立了控制系统的状态空间表达式,通过对模型的状态空间进行分析,提出通过状态增益反馈矩阵将系统控制性能调节到理想状态的方法,并建立了控制系统基本控制策略。由于系统为非线性时变系统,所以在控制策略的制定中必须考虑车速对系统参数的影响。

在NASA的SR-3桨扇构型基础上,生成了一种8叶桨扇模型。通过准定常数值仿真,得到了不同工况下该桨扇的总体气动性能变化规律及其流场特征,并研究了设计工况下,桨扇叶片数对桨扇总体性能及叶片气动性能的影响。结果表明:该桨扇模型具有较高的推进效率,可为进一步的工程应用提供参考。

以某方舱用轴流风机为研究对象,结合计算流体力学(CFD)和计算气动声学(CAA)理论,运用大涡模拟(LES)法进行了非定常分析,通过FW-H模型分析风机的远场气动噪声特性。风机气动噪声在基频及其高次谐波处出现离散峰值,宽频噪声部分随频率增加逐渐降低且趋于平缓。运用宽频噪声模型得到风机罩表面偶极子噪声分布,分析风机罩安装距离对噪声的影响。随着风机罩安装距离的增加,风机罩表面偶极子噪声显著降低。数值模拟结果表明:风机安装原风机罩使噪声总声压级从47. 7 dB提升到60. 8 dB。将风机罩出风口设置为环形并适当加大核心区域出风面积,可将噪声总声压级从60. 8 d B降低到56. 7 dB。

随着发动机功率和冷却系统负荷的提高,为了解决冷却风扇噪声增大的问题,通过CFD/CAA耦合仿真方法对原冷却风扇与带导流冷却风扇两种不同结构方案进行三维流场和声场数值仿真。搭建风扇气动性能和噪声性能试验对数值仿真分别进行验证,同时分析了导流片对发动机风扇气动与噪声性能的影响。结果表明:带导流片冷却风扇的风量和噪声性均有所改善。对比原冷却风扇,带导流片冷却风扇的风量提高了4.55%,噪声值下降了10.68%。

为提高发动机低频段的隔振性能,设计了一种磁流变悬置。根据力学模型应用Matlab/Simulink建立仿真模型。推导其动刚度和阻尼滞后角的表达式,选取仿真所需相关参数,运用Matlab编程分析该磁流变悬置在低频段的动特性。研究电流强度、橡胶主簧等效面积和刚度、可控阻尼通道的间隙和有效长度、磁流变液密度和零场黏度以及上液室体积柔度对悬置低频动特性的影响。结果表明:磁流变悬置低频段相比被动液压悬置能获得更大刚度,磁流变悬置主要参数对其性能影响很大。

为解决传统数字阀驱动复杂、控制器体积大、可靠性差等问题,设计了一种高温阀位置伺服系统控制器。该控制驱动器采用LVDT位移传感器进行高温阀阀芯位移的检测,通过控制前置级偏心拨杆阀,实现对主功率级高温阀的位置控制。介绍了伺服系统的总体方案、硬件设计、Simulink仿真模型,控制技术等,并对系统样机进行了实验。证明了该伺服控制器体积小、动态高、分辨率高,实现了对高温阀流量输出的精确控制。

为有效地改善车辆乘坐舒适性和行驶安全性,基于车辆系统动力学理论,建立了含半主动悬置系统与半主动悬架系统的整车动力学模型。利用线性二次型最优控制原理设计了集成控制器,并采用微粒群优化算法对集成控制器的权系数进行优化设计。以车体的垂直加速度、侧倾角加速度、俯仰角加速度作为评价指标,对车辆磁流变半主动悬置系统与磁流变半主动悬架系统集成控制进行了仿真计算。结果表明:集成控制的峰值比独立控制分别减少了7.22%、14.38%和12.75%,集成控制的均方根值比独立控制分别减少了8.58%、22.38%和4.13%,经过集成控制后的车辆综合性能明显优于独立控制。

介绍了温控形状记忆合金开关控制的圆盘与圆筒复合式磁流变传动装置的工作原理;基于形状记忆合金的电热驱动特性,建立了温控形状记忆合金开关输出行程与外加电流的关系式;基于Bingham模型描述了磁流变液剪切应力随外加磁场变化的流变特性;考虑到磁流变液在离心力下挤压强化效应的影响,建立了圆盘与圆筒复合温控式磁流变传动装置的传递转矩方程,分析了磁场强度对传动性能的影响。研究结果表明:温控形状记忆合金开关的输出电流随温度的增加而增大;传递转矩随外加磁场增大而增加;在磁饱和时,考虑离心挤压效应情况下的磁流变传动装置的传递转矩性能提升了11.702%。

基于磁流变液的Bingham模型,分析了磁流变液在偏心圆筒中的流动,根据一维雷诺方程,建立了磁流变液在偏心圆筒中的剪切应力方程,并对剪切应力在偏心圆筒中产生的制动转矩方程进行了推导,分析了偏心圆筒磁流变制动装置的制动时间。结果表明:制动器是偏心结构,会对两圆筒之间的磁流变液进行楔挤压,由于挤压强化效应,偏心后的剪切应力和转矩比未偏心时分别提高了9%和8%,并且剪切应力和转矩都随外加磁场增加而增大;同时制动时间缩短了10%。