检索结果-内蒙古大学图书馆

机械工程学报 2023年第4期59卷 199-212页

作者：李韶华杨泽坤王雪玮石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043

为了协调智能驾驶车辆的轨迹跟踪精确性和稳定性,提高控制算法对不同工况的自适应能力,提出基于Takagi-Sugeno模糊变权重模型预测控制(Takagi-Sugeno fuzzy model predictive control,T-S FMPC)的轨迹跟踪控制策略。以前轮转角为控制变... 详细信息

为了协调智能驾驶车辆的轨迹跟踪精确性和稳定性,提高控制算法对不同工况的自适应能力,提出基于Takagi-Sugeno模糊变权重模型预测控制(Takagi-Sugeno fuzzy model predictive control,T-S FMPC)的轨迹跟踪控制策略。以前轮转角为控制变量建立MPC控制,并以实时横向位移误差和横摆角误差为模糊输入,通过T-S模糊控制在线优化MPC目标函数权重,协调权重矩阵对轨迹跟踪精确性和稳定性的影响。基于Carsim建立分布式驱动电动汽车的整车动力学模型,基于Simulink建立控制策略,通过双移线工况仿真及实车试验,验证了所提控制策略的有效性。仿真结果表明,相比于传统MPC控制,所提出的T-S模糊变权重MPC控制可降低横向位移误差达62.24%,有效提高轨迹跟踪精度;并且可使前轮转角波动减小37.46%、横摆角误差减小84.19%,显著增强轨迹跟踪稳定性;试验结果表明,在20 km/h、沥青路面双移线工况下,横向位移误差在0.12 m以内,横摆角误差在1°以内,且前轮转角控制曲线平滑,说明所提算法具有良好的控制效果和实用性。

关键词：智能驾驶轨迹跟踪模型预测 T-S模糊工况自适应

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基于长脉冲热激励的红外序列图像处理方法

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光学学报 2024年第8期44卷 63-73页

作者：魏延杰肖瑶石家庄铁道大学工程力学系河北石家庄050043 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北石家庄050043

针对长脉冲热波激励后采集到的红外原始热图中缺陷对比度低、缺陷边缘模糊等问题,本文提出了一种基于傅里叶变换、频域相位积分和保边滤波的红外序列图像处理方法,该算法首先对冷却时间段内采集到的红外原始热图进行消背景处理,再利用... 详细信息

针对长脉冲热波激励后采集到的红外原始热图中缺陷对比度低、缺陷边缘模糊等问题,本文提出了一种基于傅里叶变换、频域相位积分和保边滤波的红外序列图像处理方法,该算法首先对冷却时间段内采集到的红外原始热图进行消背景处理,再利用傅里叶变换将试样表面的红外辐射信息转化为相位信息,频域相位积分处理可以将不同频率下缺陷的相位信息整合至一幅相位积分图中,最后通过保边滤波器及自适应伽马变换对积分图像进行增强和量化。该算法克服了传统方法需要人工从多张频率或成分图中甄别出最优检测结果的缺点,并且可以消除加热不均匀的影响,改善缺陷的可视化。试验结果从定性和定量两个角度验证评估了该算法的有效性,并讨论了采集参数的影响。

关键词：长脉冲热像法傅里叶变换相位增强复合材料

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分数阶Brusselator振子的簇发振动与分岔

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振动与冲击 2022年第8期41卷 304-310,322页

作者：王艳丽李向红王敏申永军石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043 石家庄铁道大学数理系石家庄050043 石家庄铁道大学交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043

由于催化剂的存在,Brusselator振子是典型的多尺度耦合系统,即常常存在激发态和沉寂态耦合的簇发振动行为。考虑分数阶Brusselator系统的催化过程受到外部周期扰动下的情形,这使系统的非线性行为更加复杂。根据分数阶系统稳定性理论进... 详细信息

由于催化剂的存在,Brusselator振子是典型的多尺度耦合系统,即常常存在激发态和沉寂态耦合的簇发振动行为。考虑分数阶Brusselator系统的催化过程受到外部周期扰动下的情形,这使系统的非线性行为更加复杂。根据分数阶系统稳定性理论进行了双参数分岔分析,讨论了Hopf分岔的充分条件。发现系统存在一条奇线,利用中心流形定理和数值模拟验证了该奇线的稳定性。探讨了分数阶阶次对簇发振动的影响,通过分数阶阶次与慢变参数的双参数分岔图,发现分数阶阶次与激发态时间长短密切相关,即降低分数阶阶次,可以缩短激发态时间,从而增加沉寂态的时间。研究还发现扰动幅值的变化直接影响快子系统的吸引子类型,当激励幅值较大时,快子系统涉及到两种吸引子,沉寂态和激发态并存;当激励幅值较小时,快子系统涉及一种吸引子,沉寂态基本消失。

关键词： Brusselator振子簇发振动分数阶系统快慢分析法

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Duffing系统的主-亚谐联合共振

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力学学报 2020年第2期52卷 514-521页

作者：李航申永军李向红韩彦军彭孟菲石家庄铁道大学交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043 石家庄铁道大学数理系石家庄050043

以Duffing系统为研究对象,研究在多频激励下同时发生主共振和1/3次亚谐共振的动力学行为与稳定性.首先,通过多尺度法得到系统的近似解析解,利用数值方法检验近似程度,结果吻合良好,证明了求解过程和解析解的正确性.然后,从解析解中导出... 详细信息

以Duffing系统为研究对象,研究在多频激励下同时发生主共振和1/3次亚谐共振的动力学行为与稳定性.首先,通过多尺度法得到系统的近似解析解,利用数值方法检验近似程度,结果吻合良好,证明了求解过程和解析解的正确性.然后,从解析解中导出稳态响应的幅频方程和相频方程,从幅频曲线以及相频曲线中发现系统最多存在7个不同的周期解,这种多解现象可用于对系统状态进行切换.基于Lyapunov稳定性理论,得到联合共振定常解的稳定条件,利用该条件分析了系统的稳定性,并与Duffing系统的主共振和1/3次亚谐共振单独存在时比较.最后,通过数值方法分析了非线性项和外激励对系统动力学行为与稳定性的影响,发现了联合共振特有的现象:刚度软化时,非线性项不仅影响系统的响应幅值,同时还影响系统的多值性和稳定性;刚度硬化时,非线性项对系统的影响与单一频率下主共振和1/3次亚谐共振类似,仅影响系统的响应幅值.这些结果对Duffing系统动力学特性的研究具有重要意义.

关键词：非线性振动非线性微分方程 Duffing系统联合共振

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重载机车车轮不圆演变规律及动态影响

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科学通报 2019年第25期64卷 2583-2589页

作者：刘鹏飞王天龙吕凯凯曹云强张凯龙宋婧婧石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

针对六轴重载机车存在的车轮不圆顺伤损问题,开展了一个镟轮周期内的不圆顺现场跟踪测试,分析了车轮不圆顺随运行里程的演变规律及谐波分布特征.建立了重载机车-轨道纵垂耦合动力学模型,以不圆顺作为激扰输入,研究了不圆顺演变对机车轮... 详细信息

针对六轴重载机车存在的车轮不圆顺伤损问题,开展了一个镟轮周期内的不圆顺现场跟踪测试,分析了车轮不圆顺随运行里程的演变规律及谐波分布特征.建立了重载机车-轨道纵垂耦合动力学模型,以不圆顺作为激扰输入,研究了不圆顺演变对机车轮轨动态相互作用的影响.结果表明,三轴转向架端部轮对不圆顺发展速率比中间轮对更快,运营至17×10^4km时,车轮径向偏差幅值最大接近0.9 mm, 1~3, 6~8阶谐波是车轮不圆顺的主要构成.不圆顺极易引起较大的轮轨垂向冲击振动和轮重减载现象,诱发轮轨高应力接触状态,不利于机车牵引性能的稳定发挥,尤以7阶谐波影响最为显著.运营里程超过10×10^4km时,建议进行车轮不圆检修.

关键词：重载机车车轮不圆顺耦合动力学轮轨接触

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多尺度法的推广及在非线性黏弹性系统的应用

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力学学报 2022年第2期54卷 495-502页

作者：范舒铜申永军石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043 省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043

黏弹性材料在航空、机械、土木等领域具有广阔的应用前景,而具有1.5自由度的非线性Zener模型能更好地描述其特性.因此,研究多尺度法的推广和应用具有重要意义.在传统多尺度法的基础上,推广并利用多尺度法对非线性奇数阶微分方程进行研究... 详细信息

黏弹性材料在航空、机械、土木等领域具有广阔的应用前景,而具有1.5自由度的非线性Zener模型能更好地描述其特性.因此,研究多尺度法的推广和应用具有重要意义.在传统多尺度法的基础上,推广并利用多尺度法对非线性奇数阶微分方程进行研究,解决非线性奇数阶系统的动力学求解问题.以非线性Zener模型为例,首先通过推广的多尺度法对该模型进行近似解析求解,并通过数值方法对解析解进行数值验证,结果吻合良好,证明该推广方法求解过程的正确性.然后,从解析解中推导出稳态响应的幅频方程和相频方程,从幅频曲线中发现对于弱阻尼系统,在一定的频率范围内存在多值解的现象.基于Lyapunov第一方法得到稳态周期解的稳定性条件,利用该条件分析系统的稳定性.最后分析非线性项、外激励以及Maxwell元件的刚度系数和阻尼系数对系统动力学行为与稳定性的影响.研究发现:不管非线性刚度硬化还是刚度软化,都可使共振幅值逐渐降低,多解区域扩大;外激励幅值对幅频特性的骨架线影响很小,对幅频曲线的形态影响较大;Maxwell元件刚度系数的增大使共振幅值小量增加;Maxwell元件阻尼系数的增大会使共振幅值降低,多解区域减小,最终多解现象消失.这些结果对以后非线性黏弹性系统动力学特性的研究具有重要意义.

关键词： Zener模型黏弹性非线性动力系统主共振多尺度法

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一种半主动负刚度动力吸振器

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振动与冲击 2021年第15期40卷 123-128,136页

作者：邢昭阳申永军邢海军李向红石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043 石家庄铁道大学交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学数理系石家庄050043

向振动控制系统中引入负刚度可以有效抑制系统的共振振幅,但是由于负刚度的特性,系统在低频区的响应会被放大。为了改善这一问题,将基于频率识别的控制策略应用到负刚度动力吸振器,通过短时傅里叶变换对外界激励信号进行时频分析以追踪... 详细信息

向振动控制系统中引入负刚度可以有效抑制系统的共振振幅,但是由于负刚度的特性,系统在低频区的响应会被放大。为了改善这一问题,将基于频率识别的控制策略应用到负刚度动力吸振器,通过短时傅里叶变换对外界激励信号进行时频分析以追踪频率随时间的变化情况,从而相应地改变系统的负刚度。在简谐激励和非平稳激励下与已有的模型进行了对比,证明了该模型具有更好的低频减振性能,能够在整个频率域内衰减系统振动。

关键词：动力吸振器半主动控制短时傅里叶变换负刚度

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级配碎石填料大三轴试验及累积塑性应变预测模型

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岩土力学 2020年第9期41卷 2993-3002页

作者：杨志浩岳祖润冯怀平叶朝良马德良石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北石家庄050043

级配碎石作为重载铁路基床表层的主要填料,其受列车荷载的影响最大。因此,研究级配碎石在循环荷载作用下的动力行为及累积塑性应变演化特征变得尤为重要。首先,通过制备不同细粒含量的级配碎石填料,开展一系列大型动三轴试验,探究细粒... 详细信息

级配碎石作为重载铁路基床表层的主要填料,其受列车荷载的影响最大。因此,研究级配碎石在循环荷载作用下的动力行为及累积塑性应变演化特征变得尤为重要。首先,通过制备不同细粒含量的级配碎石填料,开展一系列大型动三轴试验,探究细粒含量、围压及动应力幅值对循环荷载作用下试样累积塑性应变的耦合影响机制。其次,基于塑性安定理论,确定不同应力水平下试样的动力行为,得到考虑围压及细粒含量参数的塑性蠕变状态临界动应力计算模型。最后,结合试验数据,建立考虑应力水平及细粒含量参数的塑性蠕变动力行为累积塑性应变预测模型,并明确各参数的物理意义。其研究成果可为既有重载铁路路基健康状态评估及考虑强度、变形综合控制的路基结构设计提供参考。

关键词：重载铁路基床级配碎石累积塑性应变临界动应力预测模型

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ConceFT在滚动轴承瞬时转频估计中的应用

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振动与冲击 2019年第19期38卷 131-138,181页

作者：马增强阮婉莹陈明义省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学电气与电子工程学院石家庄050043

针对基于时频分析的瞬时转频估计问题及现有方法在抗噪性和估计精度方面的不足,引入一种新兴的强抗噪性的时频分析方法——时频聚集(Concentration of Frequency and Time,ConceFT),提出ConceFT联合峰值搜索的瞬时转频估计方法。仿真试... 详细信息

针对基于时频分析的瞬时转频估计问题及现有方法在抗噪性和估计精度方面的不足,引入一种新兴的强抗噪性的时频分析方法——时频聚集(Concentration of Frequency and Time,ConceFT),提出ConceFT联合峰值搜索的瞬时转频估计方法。仿真试验中,测试了不同信噪比下的线调频信号和正弦调频信号的瞬时转频估计,结果表明该方法能够有效抑制强噪声干扰,准确估计瞬时转频,在信噪比大于-20 dB时能保证估计误差在3%以内;该方法分别用于转速上升和转速复杂波动的滚动轴承振动信号分析,均能以高精度提取出瞬时转频曲线。与经典的短时傅里叶联合峰值搜索方法对比,在抗噪性及估计精度上均有显著提高。

关键词：时频聚集(ConceFT) 瞬时转频估计抗噪性估计精度滚动轴承

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简谐激励下黏弹性非线性能量阱的研究

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力学学报 2022年第9期54卷 2567-2576页

作者：范舒铜申永军石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043 省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043

黏弹性材料作为一种良好的减振材料,广泛应用于机械、航空和土木等领域.本文用黏弹性Maxwell器件代替传统非线性能量阱中的阻尼元件,提出一种新型的黏弹性非线性能量阱,并对该模型在简谐激励下的减振性能进行分析.首先,根据牛顿第二定... 详细信息

黏弹性材料作为一种良好的减振材料,广泛应用于机械、航空和土木等领域.本文用黏弹性Maxwell器件代替传统非线性能量阱中的阻尼元件,提出一种新型的黏弹性非线性能量阱,并对该模型在简谐激励下的减振性能进行分析.首先,根据牛顿第二定律建立系统的动力学方程,采用谐波平衡法求解系统的幅频响应曲线,并利用MATLAB中的Runge-Kutta数值方法验证解析解的正确性,结果吻合良好.然后,分析黏弹性非线性能量阱的减振性能和参数的影响.最后,分析了不同质量比下非线性刚度比和阻尼比同时变化时减振效果的变化趋势,并讨论了黏弹性非线性能量阱的最佳取值范围.研究结果表明:主系统的最大振幅随着非线性刚度的增加先减小后增大;当参数选取恰当时,黏弹性非线性能量阱比传统非线性能量阱的减振效果更优;另外,随着质量比的增加,主系统最大振幅的最小值出现先减小后趋于不变的现象,且非线性刚度比和阻尼比的最佳取值范围有所增大.以上结论对黏弹性非线性能量阱的实际应用提供了一定的理论依据.

关键词：黏弹性非线性能量阱振动控制谐波平衡法

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