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。

基于多体动力学分析软件RecurDyn建立了液压挖掘机的数字化虚拟样机模型,进行了运动学仿真,并对液压挖掘机的作业范围进行动态仿真。得出了包括挖掘机斗杆、铲斗和动臂的运动关系,以及铲斗的作业范围轨迹线等相关运动特性。仿真分析结果为动力学分析和机构优化设计及控制提供依据。

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。

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%。

在变重力环境下,采用啮合传动元件的行星探测器传动装置受柔性关节影响较大。此外,行星探测器在工作过程中不可避免地会有爬升或克服障碍的动作,会对传动系统中啮合部件造成较大磨损。因此,提出变重力环境下磁流变液剪切屈服应力计算模型,阐述了磁流变液传动装置(MFTD)的结构和原理并建立MFTD控制系统的传递函数,采用磁流变液作为工作介质可大大降低传动装置接触摩擦损失。另外,设计自适应模糊PID速度控制策略并比较了常规PID控制与自适应模糊PID速度控制方式的仿真和实验测试,实验数据显示自适应模糊PID控制能够有效减小传动系统速度波动、快速调整到期望速度值以及具有较高的运动稳定性等优点。

为对某款液压筒式减振器进行结构参数的优化,建立了压缩、复原行程的数学模型,并进行台架试验,以活塞复原孔直径、复原节流阀片缺口高度、复原阀弹簧预紧力3个结构参数为优化变量,复原行程最大阻尼力为优化目标,仿真分析了开阀后优化变量与优化目标间的关系,建立了Kriging近似模型并利用多岛遗传算法对3个结构参数进行寻优。将优化前后的结构参数进行仿真分析和试验验证,与预期值相对误差分别为0.446%和1.82%,表明该近似模型可靠且减振器能量耗散性能得到了提升,为其他结构参数的分析设计及性能的优化提供了一种方法。