变结构理论范文

变结构理论范文（精选8篇）

变结构理论 第1篇

当车辆在急转方向且转角较大时,传统被动横向稳定杆无法实时调整悬架侧倾角刚度,对于重心较高的车辆,容易引起汽车车身出现过大的侧倾进而发生翻车,影响到汽车的行驶安全性。在侧倾控制方面,目前主要有以下几种主动控制技术:半主动悬架[1]、主动悬架[2]、主动转向[3]、差动制动[4]与主动横向稳定杆(active anti-roll bar,AARB)[5,6]控制。主动横向稳定杆能根据汽车的转向行驶状况,适时地改变悬架的侧倾角刚度,减小车辆的侧倾,相比其他几种控制技术能更直接、有效地控制车辆的侧倾,同时主动横向稳定杆还具有低成本、易于实现等特点。文献[7]提出了一种电动液压控制的主动横向稳定杆,采用前后主动横向稳定杆的双回路控制系统,通过仿真与试验验证了该主动横向稳定杆能有效控制车辆的侧倾。文献[8]采用基于侧向加速度的模糊PID控制,实现主动横向稳定杆对车辆侧倾的控制。文献[9]采用基于理想侧倾角的PID控制与补偿控制来得出控制车辆侧倾所需的反侧倾力矩。文献[10]为轻型商用车设计了一种电动液压控制的主动横向稳定杆,采用了LQ控制理论实现侧倾控制所需的力矩。文献[11]针对空气悬架客车侧倾稳定性差的特点,采用变刚度横向稳定杆,并给出了前后悬架变刚度横向稳定杆角刚度关系式,通过仿真表明该装置能够在几乎不影响车辆平顺性的前提下,有效控制车身侧倾。

以上文献大多采用液压式的主动横向稳定杆控制车辆的侧倾或只用反侧倾力矩的大小代表主动横向稳定杆装置的控制,不涉及具体的实现装置。

考虑到电机控制式相比液压控制式的主动横向稳定杆具有结构简单、响应快、能耗低、不容易出现管路漏油等优点,本文提出了一种新的电动式主动横向稳定杆装置。由于谐波齿轮机构具有传动比大、体积小、传动平稳、噪声小及传动效率高等优点,故所设计的主动横向稳定杆装置中采用谐波齿轮机构作为减速机构。同时考虑到车辆在侧倾中存在非线性、时变性的特点,采用滑模控制器来对车辆的侧倾进行主动控制。

1 AARB结构及车辆动力学模型

1.1 AARB结构

图1所示为AARB结构示意图,由直流电机、左右谐波齿轮减速齿轮机构、左右稳定半杆、左右稳定半杆连接臂等组成。控制器根据侧倾角、侧向加速度与车轮转角控制电机电枢轴的输出转矩,电机的电枢轴与左右两侧谐波齿轮中的波发生器相连,故两侧的谐波齿轮传动中,波发生器均为输入。其中左侧谐波齿轮的柔轮固定于底盘,刚轮为输出;右侧谐波齿轮的刚轮固定于底盘,柔轮为输出;设zLS、zLF、zRS、zRF分别为左侧刚轮与柔轮齿数以及右侧刚轮与柔轮齿数,且取zLS=zLF+2,zRS=zRF+2(2为刚轮与柔轮的齿数差)。

1.左扭杆连接臂2.左稳定半杆3.左支承构件4.左谐波齿轮机构的波发生器5.左谐波齿轮机构的柔轮6.左谐波齿轮机构的刚轮7.电机输出轴8.电机转子9.电机定子10.壳体11.右谐波齿轮机构的刚轮12.右谐波齿轮机构的柔轮13.右谐波齿轮机构的波发生器14.右支承构件15.右稳定半杆16.右扭杆连接臂

则左侧的谐波齿轮传动比为

右侧的谐波齿轮传动比为

为使左右稳定半杆经谐波传动后输出的力矩大小相等,方向相反,选取zRF=zLS,此时ih=i′h,即左右谐波齿轮的传动比大小相等,传动方向相反。

当汽车转向行驶时,汽车车身向外侧倾,控制器根据车身侧倾角、侧向加速度的大小控制电机输出扭矩,电机的电枢轴通过与之相连的左右谐波齿轮机构带动左右稳定半杆产生相对扭转,从而形成扭矩阻止车身的侧倾,该力矩在减小车辆侧倾的同时,有效改善左右轮胎与路面的附着状况,提高汽车的行驶稳定性和安全性。

1.2 车辆动力学模型的建立

以带有主动横向稳定杆的车辆为研究对象,建立图2所示的包括整车的横摆、侧倾及侧向运动在内的三自由度整车动力学模型。

侧向:

横摆:

侧倾:

式中,m为整车质量;ms为车辆悬挂质量;Iz为横摆转动惯量;Ix为悬挂质量绕x轴的转动惯量;Ixz为悬挂质量绕x、z轴的惯性积;Ixzs为悬挂质量绕x、y轴的惯性积;vx为沿x轴方向的车速;vy、分别为沿y轴方向的车速、加速度;h为车辆质心高度;hs为质心到侧倾中心的高度;kφ为车辆侧倾角刚度;cφ为车辆侧倾角阻尼;lf、lr为前后轴距;γ、为横摆角速度、横摆角加速度;δ为前轮转角;分别为车身侧倾角、侧倾角速度、侧倾角加速度;Uanti-roll为主动横向稳定杆产生的反侧倾力矩;2d为轮距;b为横向稳定半杆至连接臂的垂直距离;TL为直流电机输出转矩。

由于车辆侧倾时对车轮垂直载荷的影响及轮胎的非线性特性,故侧偏力采用魔术轮胎模型得到。

由直流电机的输出特性得

式中,ka为电机电流转化为转矩的比例系数;I为电机输入电流。

由于左右侧谐波齿轮传动比大小相等,由谐波齿轮传动关系得

联合式(6)~式(8)得

2 滑模控制器设计

车辆转向时,由于离心力的作用,车身会产生一定的侧倾,但过大的侧倾会影响乘坐舒适性及导致驾驶员紧张,甚至会造成车辆侧倾的危险。所以选定车辆的理想侧倾角φref需要同时兼顾乘坐舒适性和良好的车辆侧倾反馈,以满足驾驶员对车身姿态的判断。文献[12]提出,轿车以0.4g的侧向加速度进行转弯时,其侧倾角应控制在2°~4.5°以内;而当车辆以0.6g的侧向加速度进行转弯时,侧倾角应控制在6°以内。

文献[13]在大量试验的基础上给出了车身侧倾角-侧向加速度曲线,如图3所示。图中仅给出侧向加速度为正值时候的部分区域,阴影区域作为正常车辆侧倾角-侧向加速度变化的合理范围,其中连续曲线表示理想侧倾角曲线。本文选取理想侧倾角曲线作为车辆行驶时理想目标参考,其数值关系为

式(10)中φref单位为(°),ay单位为m/s2。φref关于ay的函数为分段不连续函数,在实际模型计算中无法直接应用。因此,本文对式(10)选取车身侧倾角-侧向加速度曲线进行拟合处理,拟合所得曲线如图4所示。拟合后理想侧倾角与侧向加速度的函数关系如下:

汽车转向侧倾时,由于轮胎侧偏、轴荷载转移的影响,存在非线性、时变性的特点。作为一种非线性控制,滑模控制可以迫使系统在一定条件下沿规定的状态轨迹做小幅度、高频率的上下运动,该运动轨迹与控制对象参数以及外部干扰变化无关[14]。本文通过采用滑模控制器来实现对理想侧倾角的跟踪,从而保证车辆在转向时具有良好的侧倾稳定性。

令滑模面

为提高系统的动态品质,到达条件采用指数趋近律。由到达条件可得

式中,k、ε为滑模控制参数。

由式(3)、式(4)得

将式(14)、式(15)代入式(5)得

联合式(12)、式(13)、式(16)得

实际控制中,由于滑模控制存在高频抖振问题,合理抑制抖振成为设计滑模控制器的关键。指数趋近律法能很好地减弱滑模控制中的抖振。合理的趋近律设计可以在远离切换面时,使运动点趋向切换面的速度增大,以加快系统动态响应速度;在趋近切换面时,其速度渐近于零,以减弱控制中的抖振。另外,采用饱和函数sat(s,δ)代替控制律中的符号函数sgn(s),能进一步解决抖振问题。饱和函数sat(s,δ)的表达式如下:

用饱和函数sat(s,δ)代替符号函数sgn(s),可得

把式(19)代入式(9)得电机电流:

3 AARB台架试验

车辆转向侧倾时,侧向加速度会引起侧倾力矩。若要维持车辆平稳,则AARB与悬架系统所产生的侧倾反力矩之和必须与之平衡。图5为AARB台架试验装置图,固定主动横向稳定杆的一端,另一端通过液压加载器进行加载,用来模拟不同侧向加速度下产生的侧倾力矩Mroll=mshsay,在不同侧倾力矩下测试AARB输出的力矩值MA。

图6、图7分别为侧向加速度ay、侧倾角φ与AARB产生的侧倾反力矩Uanti-roll的试验与仿真结果对比图。图6中:

由图6、图7可知,随着侧向加速度与侧倾角的变化,由AARB试验得出的侧倾反力矩值与仿真得到的曲线较吻合,从而验证了仿真模型的正确性。

4 仿真验证与分析

为验证主动横向稳定杆在主动侧倾控制方面的效果,本文以某SUV车辆为研究对象,搭建整车动力学控制模型,采用双移线工况和鱼钩工况进行仿真及结果分析。该车辆的主要结构参数如表1所示。

4.1 双移线工况

仿真时,对车速为60km/h、行驶在附着系数为0.85的良好路面上的车辆进行仿真试验,转向盘转角输入如图8所示。对不施加控制的被动系统与主动横向稳定杆控制系统进行仿真对比,仿真结果如图9~图12所示。

由图9、图10可知,采用主动横向稳定杆将车辆的最大侧倾角与最大侧倾角速度分别控制在1.8°与2.2(°)/s。而被动横向稳定杆的车辆最大侧倾角与最大侧倾角速度分别为4.2°与6.2(°)/s。故采用主动横向稳定杆的车辆相对于被动横向稳定杆的车辆在侧倾角与侧倾角速度方面分别减小了57.1%与64.5%,且响应曲线平顺,超调量小。在图11中,采用被动横向稳定杆车辆的横向载荷转移率(LTR)峰值在0.35,而采用主动横向稳定杆的LTR峰值为0.2。相对被动式而言,主动横向稳定杆在LTR方面减小了42.8%,这有助于防止车辆侧翻及改善轮胎的垂直力。由图12发现,在转向盘转角双移线输入下,采用主动横向稳定杆的车辆的侧向加速度的取值范围为-5~5m/s2,侧倾角的取值范围为-2°~2°。采用被动横向稳定杆的车辆的侧向加速度的取值范围为-5~5m/s2,侧倾角的取值范围为-5°~5°。对照图4可以发现,采用主动横向稳定杆车辆的侧倾角与侧向加速度的变化关系与所提出的两者理想关系具有较好的一致性,使得驾驶员能够保持一定的侧倾感。这有利于转向行驶的车辆在侧倾角增大时,驾驶员通过自身修正来避免车辆侧翻,从而提高车辆的行驶安全性。

4.2 鱼钩工况

由于鱼钩转向工况是汽车侧翻试验中最恶劣的行驶工况之一,常用于测试车辆在极限工况下的侧倾稳定性。本文也采用鱼钩转向输入(转向盘转角输入如图13所示)对车速为80km/h、行驶在附着系数为0.8的良好路面上的车辆进行仿真试验。

由图14、图15对比可知,采用本文设计的主动横向稳定杆相比于被动横向稳定杆,在车辆的侧倾角与侧倾角速度方面减小均超过50%。更重要的是,由图16可知,采用被动横向稳定杆的车辆由于侧倾角过大,导致车辆LTR值接近1,即将出现车辆的侧翻;而采用主动横向稳定杆装置的车辆的LTR峰值不到0.6,故采用主动横向稳定杆控制的车辆具有较好的抗侧翻能力。

由图17可知,在鱼钩输入下,具有主动横向稳定杆的车辆的侧向加速度的大小为-8~8m/s2,侧倾角的大小为-4°~4°,两者间的变化关系与图4中的理想侧倾角与侧向加速度的关系具有较好的一致性,实现了对理想侧倾角的跟踪及满足良好的车辆侧倾反馈特性以实现驾驶员对车身姿态的判断,同时兼顾了车辆安全性与乘坐舒适性。而由被动横向稳定杆的侧向加速度与侧倾角的关系图可以发现,采用被动横向稳定杆控制的车辆侧倾角较大且存在较大波动,容易造成驾驶员紧张,同时存在侧翻的危险,故不能有效保证车辆的安全性与乘坐舒适性。

5 结论

(1)针对车辆在急转方向且转角较大时,容易发生侧翻的特点,自主设计了电动式主动横向稳定杆装置控制车辆侧倾。即ECU根据车辆的运行工况控制电机的输出转矩,通过谐波齿轮机构使得横向稳定杆产生合适的反侧倾力矩来控制车辆的侧倾,有效避免车辆出现侧翻。

(2)由于车辆在侧倾中存在非线性、时变性的特点,运用滑模变结构控制理论设计了滑模控制器,来实现对理想侧倾角的跟踪。

变结构理论 第2篇

负荷预测是制定合理、可靠的电力系统发展规划的基础[1,2], 尤其是中长期负荷预测不仅关系到电网现状研究、电力需求预测等规划环节中, 对电力电量平衡、变电站定容选线、网架规划等环节也是重要的数据和理论支撑。中长期负荷预测的方法较多, 较经典的有趋势外推、时间序列、回归分析、相关分析等方法, 但存在规律需要渐进、预测精度不高、相关性资料收集费时费力、相关指标确定困难等问题[3,4,5]; 现代新兴预测方法则有灰色数学、神经网络、模糊预测、专家系统等方法, 但也存在数据离散程度大影响精度、学习收敛速度慢、模糊区和隶属度函数选择主观性较强、专家知识系统确定较难等问题[6,7,8,9,10]。各种预测方法都有其不足和优势的地方, 目前很多专家都在对各种方法改进, 或引入新的方法更加精确的预测中长期负荷。

协整理论因其结合了传统时间序列方法近年来越来越引起电力系统负荷预测专家的注意。已经有专家从宏观角度对电量与经济之间的关系进行对比分析[11,12], 但忽略了各产业间的差异。产业结构变化对用电量存在影响, 在分析用电量数据序列时会产生不稳定性, 造成预测结果不稳定, 结果精度低的问题。

本文基于变结构协整理论, 以辽宁省用电量数据为基础, 运用GMDH算法推断出突变点的发生时间, 构建了用电量误差修正模型, 并对2015~ 2020 年用电量进行了预测, 结果表明, 该研究方法具有较高的预测精度。

1 变结构协整理论

协整理论解决了此前为避免谬误回归只采用平稳时间序列或将非平稳时间序列转化为平稳时间序列再建立回归模型的问题, 同时还可以区分变量之间的长期均衡关系和短期波动关系。

用协整理论分析时间序列, 要求被分析时间序列结构是稳定的, 不应存在突变点, 否则将存在如单位根检验统计量发生偏移的可能。但经济时间序列很多都是可能存在突变的, 如自然灾害、价格调整、金融危机等因素。因此, 变结构协整理论的引入对分析预测地区用电量的变化是可行的。

1. 1 变结构协整理论的结构稳定性

变结构协整理论按其结构稳定性可分为3 种:机理变化型协整, 部分协整, 变参数协整。机理变化型协整, 即由于新变量的加入, 导致原协整关系的均衡状态被破坏, 形成新的均衡状态; 部分协整, 即时间序列中某些点之前或之后存在协整关系; 变参数协整, 即协整参数某些点发生突变, 但协整关系依然存在, 均衡参数发生变化。经济数据及电力负荷数据在实际发展中就存在着第3 种变参数协整变化的特性, 因此十分适合将此引入电力负荷预测研究。

1. 2 变参数协整模型参数

变参数协整模型协整关系包括3 种情况: 仅常数项漂移; 常数项、趋势项均漂移; 常数项、趋势项、斜率均变化。

由于电力负荷预测中变化因素较多, 为了更全面地考虑协整关系参数变化情况, 本文以第3种情况为研究对象。

为了区分突变点前后的时间序列, 引入虚拟变量D, 并设D在突变点之前为0, 突变点后为1。标准协整关系静态模型为:

其中, α表示常数项, β表示参数项。

协整参数变化的回归模型为:

其中, ηt为趋势项, δD、ζDt、γ ( Dxt) ' 分别为漂移的常数项、趋势项、参数项。类似地, 当有1 个以上的突变点时, 可以增加虚拟变量的个数来表示参数变化的模型。由于序列中的突变点往往未知, 需对协整关系中的统计量进行检验才能判断是否存在结构变化。

如何确定序列中突变点的个数及位置对变结构预测模型的精确度显得十分重要, 本文引入数据组合处理方法 ( GMDH) 更加精确的确定突变点, 提高预测精度。

2 数据组合处理方法

2. 1 基本原理

数据组合处理方法 ( Group Method of Data Handling, GMDH) 是基于生物有机体演化的方法。通过将系统的各输入单元交叉组合产生一系列的活动神经元, 每一神经元都具有选择最优传递函数的功能, 再从所产生的一代神经元中选择若干与目标变量最为接近的神经元, 被选出的神经元结合后再次产生新神经元, 重复这个过程, 直至新产生的一代神经元都不比上一代更加优秀, 则认为迭代过程收敛, 最优模型被选出[13]。

2. 2 模型构建步骤

1) 根据GMDH算法, 将原始数据分为用以进行建模的训练子集NA和用以检测模型有效性的测试集NB。

2) 建立输入输出之间第一层中间模型为:

y11表示第一层的第一个中间模型, y3k表示第三层的第k个中间模型, 其它类推。

3) 选择一个外准则, 作为中间待选模型选留的准则。

4) 自适应产生第一层中间模型, 在训练集NA上用LS ( 最小二乘法) 估计y1k的系数。

5) 运用GMDH外准则中的稳定性准则 ( Criteria of Stability) 见式 ( 4 ) , 从上一步所构建的大量竞争模型中选出最优模型。

其中, ytm ( A) 表示在NA集上估计的第m个模型输出。

6) 重复4、5 过程, 可依次产生第二层, …, 第N层中间模型。如果在N层时外准则达到最优, 则建模过程停止, 并得到最优复杂度模型。

3 用电量预测模型

3. 1 构建预测模型的步骤

1) 确定用电量数据和GDP数据样本;

2) 对各指标进行平稳性检验;

3) 用电量指标进行协整关系检验;

4) 应用GMDH确定结构突变点;

5) 建立相应用电量误差修正模型;

6) 对用电量指标用误差修正模型进行预测。

3. 2 模型构建及实例分析

3. 2. 1 数据样本确定

以1978 ~ 2014 年为样本, 经济增长选择GDP作为统计数据, 电力消费选择全社会用电量作为统计数据, 分别记为: 全社会用电量DL、国内生产总值GDP。

3. 2. 2 平稳性检验

由于经济序列往往是非平稳的, 这些序列的矩随时间发生变化, 但其线性组合却可能不随时间变化。本文运用ADF ( augmented dickey - full) 模型对建模指标进行单位根检验。在零假设为变量序列非平稳的前提下, 通过计算参数的ADF统计量值与ADF分布临界值进行比较, 当ADF统计量值小于设定置信度下的临界值, 则序列平稳;否则, 接受原假设, 即序列非平稳。

为消除异方差对电量取对数, 将辽宁省GDP ( LNGDP) 与用电量 ( LNDL) 对数序列的单位根检验, 结果如表1 所示, 可知采用ADF检验在5% 显著性水平下均接受单位根, LNGDP和LNDL均为一阶单整序列, 因此可进行协整分析。

3. 2. 3 协整检验

为进行协整分析, 需建立LNGDP和LNDL的VAR模型, 首先确定滞后阶数, 分析结论见表2。表2 综述了根据各种准则选定的VAR滞后阶数, 大部分选定滞后阶数为2。建立var ( 2) 方程:

本文采用Johansen协整检验验证LNGDP和LNDL存在协整关系, 结果见表3。其中迹统计量19. 673 4 大于5% 临界值18. 397 71, 可见在95%置信水平下, 拒绝 “不存在协整关系” 的原假设, 认为2 个序列之间存在唯一长期协整关系。标准化协整方程:

注: 本文分析计算使用EViews6. 0 软件包完成。

*为5%显著水平, 趋势检验说明在5%显著水平上存在协整关系。

3. 2. 4 应用GMDH确定结构突变点

对式 (5) 进行邹突变点检验, 得到1991-2010年可能出现突变点。将1991-2010这些时间点作为突变点集合tB= (t1, t2, …, t20) , 构造相应的虚拟变量序列D= (D1, D2, …, D20) 。其中, 当t>tj时, Dj=1;当t≤tj时, Dj=0, j=1, 2, …, 20。对式 (5) 所建立的线性回归模型, 引入虚拟变量Dj进行修正, 并应用GMDH组合算法根据稳定性准则选择最优模型如下:

式 ( 7) 中D1 为1991 年, D2 为2010 年, 各参数可采用最小二乘法估计得出。1991 年为辽宁国有企业改革阶段, 经济增长速度调整; 2010年为受到国际经济危机影响, 辽宁省经济进入换挡期, 经济增速进入中高速增长阶段。

根据EG两步检验法, 用无常数项、无趋势项的ADF差分回归方式对式 ( 7) 的残差进行平稳性检验, 结果如表4 所示。可见t统计量的绝对值大于5% 临界值的检验结果, 因此残差序列在95% 置信水平下是平稳的, 这进一步证明了LNDL序列与LNGDP序列存在参数变结构协整关系。

3. 2. 5 误差修正模型

根据式 ( 7) 建立如下向量自回归误差修正模型:

式中用电量与GDP的变结构协整关系的误差校正项为:

3.2.6电量预测

运用式 ( 7) - ( 9) 对2015 - 2020 年全社会用电量进行预测, 结果如表5 所示。随着经济增长进入换挡期, 经济增速将进入中高速增长阶段, 全社会用电量将呈现缓慢增长趋势, 若按照VAR模型预测方法, 得出的结论将有悖于经济增长方式转变的大环境, 预测结果将存在更大偏离。

本文算法的预测精度与VAR模型相比有了较大提高, 这表明参数变结构协整理论在负荷预测领域具有较好的应用前景。

4 结束语

变结构理论 第3篇

【关键词】有效教学 双基教育 变式教学

【中图分类号】G420【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）08-0134-02

一、数学双基教学理论内涵及特征

（一）数学双基教学理论内涵

数学双基教学理论就是数学基础知识和数学基本技能的有效融合，在实际教学过程中学生需要对两项基本的内容进行更加有效的内化，才能提升整体数学学习能力。并且在细化的分类数学基础知识的过程中，数学知识要包括整体的数学知识、数学解题策略以及数学思想，只有保障实践基础和操作程序的规范化，才能有效的提升整体数学学习的效率。而对于数学基本的技能，相关学者认为，在数学学习过程中，学生要掌握的学习技能不仅包括基础运算能力，也要建立逻辑推理能力和绘图分析能力。

（二）数学双基教学理论特征

在实际的数学课堂内，教师要进行双基教学，首先要保证基础知识和基本技能的有效融合。通常，基本的数学双基教学课程结构包括：知识的复习、数学新课程的建构、有效的案例分析、实践教学、课堂小结和反思，最后教师布置相应的数学作业，教师要遵循这样的教学结构对学生建立数学双基教学。在知识的复习过程中，教师要引导学生进行有效知识的回顾，建立相应的数学网络化模型；在新知识传授的过程中，学生需要建立自主学习意识，带着问题进行学习。教师在实际案例分析的过程中，也要针对新知识点进行高效的分析，集中介绍相应的公式和原理，保证学生在理解相应定理的基础上，进一步内化相应的定义和定理。

二、变式教学内涵及特征

（一）数学变式教学的内涵

变式教学在实际教学过程中具有重要的意义，使学生进行有效推演和自我总结的好机会，学生在课堂内，利用原有的知识结构进行新知的推断和判别，能有助于学生从感性认知上升为理性内化，这对于学生建立更加完整的数学思维和认知结构有很大的帮助，学生能利用不变的数学本质，进行数学条件的有效变更。教师要利用相应的教学环境进行教学结构的转变，真正实现教学内涵和教学措施的深刻和灵活。

（二）数学变式教学的特征

在变式教学结构中，教师要着重关注学生两方面能力的培养。其一，教师要集中关注学生对于概念的多角度理解和内化。在实际教学过程中，教师要学会有效的引导学生进行思维的转变。教师利用概念性变式教学进行概念本质和非本质特征的深入分析，保证学生能从多维度进行数学问题的思考，从而建立有效的新概念。其二，教师要从数学教学活动中进一步确保数学经验的多层次性，教师要利用学生现有的知识结构进行延伸逻辑教学，保证学生建立推演的逻辑转化理念，学生要利用多层次学习模型进行认知结构的转变，教师利用层次推演的变式教学帮助学生将碎片化的知识点串联成线，然后在利用相应的教学指导，保证学生能将知识线索编制成知识网络，从而真正内化相应的数学知识点。

三、融合了两种模式下的教学案例

（一）有效数学理论下双基教学和变式教学融合后的教学优势和劣势

在实际教学过程中，教师利用两种方式进行教学融合，既有教学结构上不可替代的教学优势，也具有相应的教学局限性。一方面，教学的有效性。教师利用两种结构的融合模式教学，能进一步优化知识掌握和技能训练教学的时效性，也能保证学生主体学习地位的展现，教师利用相应的课程设计，促进学生建立自主推导的建立。另外，教师利用融合机制能有效的调动学生的学习积极性，进一步优化整体数学课堂的学习效率。另一方面，两种教学结构的融合也存在一定的局限性。教师在课程讲解过程中更加注重实际解题的训练，而对数学基础的思想方法的培养上有所怠慢。

（二）以教学案例为基础的教学过程分析

在实际教学过程中，教师要利用相应的教学模式进行有效的讲解，本文以三角函数一课为例。首先，进行问题的引入。教师要设置相应的数学问题，例如，任意角α 的三角函数定义结构；三角函数值符号；利用三角函数定义猜想任意角α 适用的三角函数等量关系。另外，教师也可以利用tan 2 α的数值推断sina和cos α的数值。其次，教师要进行新知的介绍。教师可以鼓励学生建立课前预学习惯。并且保证学习小组间的有效交流，教师适当引导知识建构。从而证明同角三角函数基本关系式。例如，设P（x，y）是α终边上任一点，然后利用sin α、cos α、tan α与x、y、r的关系式进行有效的等量推导。然后举例讲解，对sin2 α+cos2 α=1、sin2 α+cos2 β=1、sin2（α+β）+cos2（α+β）=1以及sin2 50α+cos2 50α=1进行有效的推导，学生在计算过程中进行有效的辨析。最后，教师进行课堂小结，利用课堂反思进行相应作业的布置。

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“煤变油”或将理论变现实 第4篇

2013年8月上旬,兖矿集团的“低温费托合成工艺过程动态模拟与操作员培训系统研究开发”科技成果在北京通过专家组鉴定。该成果意味着,兖矿引领的我国“煤变油”核心技术即将由理论变为现实,预计2014年将正式开始工业示范。

“低温费托合成工艺过程动态模拟与操作员培训系统研究开发”为兖矿陕西未来能源化工有限公司在国内建设的、首套110万t/a煤间接液化制油工业示范项目提供了有效的技术支撑。目前,该装置已进入设备和管道安装阶段,计划于2014年进行投料试车并进行工业示范。

据介绍,煤炭间接液化制油项目是兖矿集团着眼于维护国家能源战略安全及自身可持续发展需要而自主研发的核心技术。上述科技成果为我国首套百万吨级低温费托合成工业化装置的示范运行奠定了坚实的技术基础,也意味着“煤变油”即将由理论变为现实。(摘自：能源网)

变配电所结构设计 第5篇

通过对多年来数个石油化工装置中的变电所、高低压配电室及联合装置区域变配电所的比较, 结合笔者的设计实践, 对变配电房屋的设计有了一定认识。并总结了几点经验教训, 在此提出来, 希望能跟大家一同探讨。

变配电所属于工业建筑范畴, 具有工业建筑的一般共性, 比如设备荷载较大、较集中, 在安装检修阶段荷载分布情况复杂多变;电缆多, 使得楼面、墙面开洞多, 楼板配筋繁琐等性质。又有其自身的特殊性。

变配电所的建筑物安全等级应采用二级, 相应的结构重要性系数应为1.0。

变配电所根据规模和需要可布置成单层、两层或多层建筑。但不宜大于四层。

变配电所在满足使用功能的前提下, 本着安全可靠, 经济合理的原则, 开间宜采用4.5米至6米;横向可采用单跨或多跨布置, 跨间最大跨度不宜大于12米。根据变配电所这类工业厂房的特点, 结构型式宜优先采用钢筋混凝土框架结构。框架结构宜采用横向框架承重方案。楼 (屋) 盖类别宜采用现浇或有配筋现浇层的装配整体式钢筋混凝土结构, 屋盖类别也可采用装配式钢筋混凝土结构。 (据了解, 以往变电所屋面渗水比较普遍, 屋内设有重要电气设备的房间的渗水会影响电气设备安全;另据估算, 加强屋面防水的投资仅为房屋投资的1%~2%。据此, 规定对设有重要电气设备的建筑物应适当提高屋面防水标准。) 为了提高屋面防水标准, 最好采用双层防水屋面, 即柔性防水层加刚性防水层。以上这些措施均有可能提高屋面防水的能力, 降低屋面渗漏率。此外屋面还应设有保温层。

变配电所电缆夹层的梁底净空高度不低于2.0m。设备层梁底净高一般不低于3.5m。由于设备平面布置的需要, 变配电所的跨度较大, 框架梁截面尺寸相应的也较大, 故变配电所在设计层高时要结合框架梁的高度进行综合考虑, 避免净高不满足规范要求。

变配电所建筑由于设备荷载较大且布置的较集中, 框架梁需承受较大的设备荷载和结构自重。故框架梁一般截面尺寸大且配筋率高。若采用梁、柱铰结结构, 柱子只承受梁端传来的垂直荷载及外界的风荷载, 相对来讲柱子的截面尺寸偏小。不符合抗震设计“强柱弱梁”的设计原则。所以结构型式最好采用纯框架结构, 框架梁在计算竖向荷载内力时, 可考虑塑性内力重分布, 对框架梁的跨中正弯矩进行适当调幅 (一般取0.8~0.9) 。并适当控制横向跨度。如此一来, 框架柱承担了框架梁调幅传导的部分弯矩, 增加了柱截面尺寸, 减小了梁截面尺寸。使梁柱截面比例更趋合理。

变配电所的楼面荷载分为永久荷载、可变荷载及偶然荷载三类:

a.永久荷载:结构自重、固定的设备自重;

b.可变荷载:楼面均布活荷载、安装及检修荷载、电机起动力;

c.偶然荷载:短路电动力

这里主要强调的是活荷载的取值和导算。虽然规范中作了说明, 规定“低压配电间楼面活荷载标准值, 可采用5.5~7.5k N/m2, 高压配电间楼面均布活荷载标准值, 可采用8.0~10.0k N/m2。”但电气设备的种类很多, 不同生产厂家的电气设备产品重量不同, 由于设计人的设计思路不同, 加上活荷载是在一定的范围内取值, 所以楼面均布活荷载的设计取值往往差别较大, 没有一个统一的标准。楼面均布活荷载的设计取值既不能简单按照规范的规定值一概而论, 也不能盲目取值而没有一个统一标准。首先, 我们先要搞清楚一个问题, 即规范给出的楼面活荷载标准值的含义, 规范给出的楼面活荷载实际上是楼面等效均布活荷载。房屋建筑的楼面活荷载按理应根据设备在施工、安装及运行过程中产生的实际荷载来确定, 规范为了设计方便对不同的房间规定了活荷载的标准值, 这是对设备及其它荷载作了分析归纳后得到的。故设计人员应结合实际设备的重量折算为楼面等效均布活荷载值采用, 如发现实际的设备荷载与规范的规定值出入较大时则应采用合理的荷载值进行设计。这样, 使荷载的取值更复合设备实际情况。

在荷载导算之前, 应根据使用中在结构上可能同时出现的荷载, 按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载效应组合, 并取各自的不利组合进行设计。首先需明确的就是荷载工况的确定。如果单纯按照规范中给出的活荷载标准值去进行荷载传导, 则仅仅考虑了设备在施工、安装检过程中荷载分步的一种情况。变配电所的荷载工况应按三种考虑:

a.正常操作工况

此时, 电气设备已安装就位, 其荷载应按恒荷载作用于设备梁上, 楼面均布活荷载 (包括操作人员、一般工具、零星材料) 应采用2.0k N/m2。

b.检修工况

恒荷载取值可按正常操作工况执行, 活荷载根据检修设备拆卸下的材料重量采用合理的荷载值。不宜大于3.0k N/m2。

c.施工工况。此工况还需分两种情况考虑

电气设备尚未就位, 集中堆放在楼面上, 楼面均布活荷载应按规范所规定的活荷载标准值采用, 楼板和平台梁、设备梁应以此荷载计算内力;

部分电气设备已安装就位, 其它设备仍堆放在楼面上, 在此种情况下计算设备梁时, 以就位设备荷载应按恒荷载作用于设备梁上, 而活荷载如仍按规范所规定的活荷载标准值采用, 设备荷载是被重复计算了。使设备梁荷载值偏大, 从而导致设备梁截面加大、配筋增加, 间接引起框架主梁、柱、基础加大, 造成不必要的浪费。此时活荷载应适当折减, 推荐采用规范所规定的活荷载标准值的0.5倍。

以上, 为笔者在变配电所设计中的一些心得体会, 希望本文能够对设计人员在变配电所设计时有所帮助和参考。由于笔者水平所限, 不当之处, 请予以指正。

摘要：通过对变配电所的设计特点进行分析, 对结构布置、荷载取值以及设计中注意事项等问题进行了论述, 提出了变配电所结构设计的基本方法。旨在对今后的工程设计提供参考。

关键词：变配电所,结构,荷载,工况

参考文献

[1]中华人民共和国建设部.建筑结构荷载规范[S].

[2]中华人民共和国建设部.混凝土结构设计规范[S].

基于变点理论的统计方法 第6篇

1 变点

变点是在模式中某个或某几个点突然发生较大的变化,这种具有突然变化的变点有可能有着在该模型中起到特殊的作用。在国外涉及较早的变点研究是突变点,对于渐变式变点的研究也有一些结论,对于位置参数模型提出了变点的最小二乘法的估计。已故中科院院士陈希孺教授认为,变点分析属于数理统计和非线性时间序列范畴,通过对变点问题的统计推断能够统计分析估计量的性质[2]。

2 检测变点的常用方法

变点问题是统计推断的中心问题之一,处理变点问题的方法有:最小二乘法、极大似然法、非参数方法和贝叶斯方法等。最小二乘法就是以观察值和理论值之差的平方和作为目标函数,以其达到极小值之点作为有关参数的点估计;贝叶斯方法是包括变点在内的模型中的参数为随机变量;非参数方法不要求样本有分布背景[2]。

用Matlab工具软件仿真基于贝叶斯原理的差异表达基因检测突变点检测分析模型,可以突变点位置。用图形可视化技术确定在癌症样本中发生差异表达基因样本强度变点的情况,包括位置、个数、跃度。给出变点的检测和估计(点估计和区间估计)以及估计量的渐近分布和收敛速度[3]。CUSUM累积和能够分析独立正态随机变量序列均值变点的问题,通过假设方差不变,证明了CUSUM型均值变点的强弱相合性,从而分析变点估计强弱收敛速度的情况[1]。变点检测方法的统计性能分析方法和参数优化方法性能,可以通过ROC曲线和FDR曲线分析[4]。

3 变点方法的应用

变点问题在金融、气候、矿难分析等许多方面有着广泛的应用,用来检测在数据生成过程中的结构突变。在医学上,差异表达基因在基因芯片上的基因信号强度数值时在表达上具有差异性和相关性的,因此差异表达基因的表达强度值可以看作是基因表达谱数据中的变点异常值[5]。

3.1 变点的统计推断问题研究

根据贝叶斯原理可以提出的突变点检测分析模型,并用Matlab工具软件对该模型进行仿真,在实证分析中应用该模型对基因表达谱数据中的变点真实数据进行分析,这样能够比较准确的确定基因表达谱中真实数据的样本突变点位置,以及相应的后验概率分布,并解释突变点形成的生物学背景[5]。

3.2 采用贝叶斯法检测多个变点的基因表达谱数据

计算后验概率时,要涉及很复杂的函数的高维积分,处理难度较大,通过考虑先用累计次数法检验有无变点,对于涉及的多个变点,点估计采用极大似然法或最小二乘法,应用分位点回归模型的变点检测,检验变点值的存在性[7]。

4 结论

根据基因变点理论的非参数法检测差异表达基因的检测方法,把癌症异常点样本能够看成是比所有正常样本来自更高平均表达密度的分布,检测在癌症组中的基因表达强度的一个改变点,根据分布变点的非参数统计算法思想,对于一个独立的基因表达谱随机变量,寻找估计的变点。通过建立目标函数,求导得到参数的最小二乘估计,最后判断变点值是否存在及估计其位置,而且还可以对存在差异的样本数进行估计。

参考文献

[1]沈燕,胡舒合.正态分布均值变点估计的收敛速度研究,合肥工业大学学报:自然科学版[J].2008,13(12):2062-2065.

[2]陈希孺.变点统计分析简介[J].数据统计与管理,1991,3(2):55-58.

[3]谭智平,缪柏其.关于分布变点问题的非参数统计推断[J].中国科学技术大学学报,2000,30(3):270-277.

[4]Benjamini Y,Hochberg Y.Controllingthe false discovery rate:a practical andpowerful approach to multiple testing[J].Journal of the Royal StatisticalSociety,1995,57(1):289-300.

[5]Hu JH.Cancer outlier detection basedon likelihood ratio test[J].Bioinformatics,2008,24(19):2193-2199.

[6]Krishnaiah P R,Miao Boqi.Reviewabout estimates of change2point[M].Handbook of Statistics7:Quality Con-trol and Reliability.Elsevier,1988:375-40 2.

衬砌钢模台车变截面结构的设计 第7篇

衬砌钢模台车是隧道施工过程中二次衬砌不可或缺的非标机械设备, 在公路、铁路 (包括城市地铁) 及水利水电工程中被广泛使用。在隧道施工设计中, 由于地质围岩类型的不同, 以及隧道转弯半径的差异, 每条隧道截面尺寸不一样, 甚至同一条隧道各段的截面尺寸也经常有变化。如果每一种截面制造一台钢模台车显然会加大施工成本, 因此就须将台车设计为变截面台车, 以适应不同截面隧道的施工要求。目前, 钢模台车的变截面结构有3种, 但是在施工效率和精度等方面依然有很多不足[1,2], 就需要对钢模台车的变截面结构进行重新设计。

1 变截面钢模台车结构及常用设计方案

1.1 变截面钢模台车

变截面钢模台车主要由顶模、侧模、门架、平移机构、千斤顶、丝杠、液压系统、电气系统、行走系统组成, 如图1所示, 其中顶模和侧模用螺栓连接, 它们的外形即为隧道衬砌之后的轮廓面, 顶模上的铰链用于脱模, 脱模的距离不小于50 mm[3]。钢模台车的顶模板和侧模板都是整块的结构, 一般由槽钢、角钢、扁钢等型钢焊接而成。图2是隧道的截面形状, 当隧道的截面发生变化时, r和h会发生变化, 台车的侧模板只需要向两侧移动或垫高[4], 主要难度在于调整顶模板, 使之随隧道的宽度和高度而变化, 来保证与隧道设计截面的弧顶部分吻合, 因此变截面结构设计的关键在于顶模板的设计。

1.2 变截面隧道

隧道的截面尺寸变化多样[5,6], 即使在同一净跨下, 也有两种不同的型号 (1/2拱和1/4拱) 。将台车设计成大、中、小三种型号, 小型:净跨4~6 m;中型:净跨6~10 m;大型:净跨10 m以上。以研究小型钢模台车的设计方案为例, 其余型号设计方案与其一样。表1为隧道截面的主要尺寸。

mm

1.3 台车变截面结构常用设计方案

1) 设计不同的完整顶模。在不同截面隧道使用时, 采用全部更换顶模的办法。

2) 变截面用的加宽块。将顶模设计为中部分开的2块, 用螺栓连接。用于标准截面施工时, 顶部无需加任何加宽块;当变截面使用时, 将顶模从中部连接处分开, 每侧的顶模、侧模同时移至相应的位置, 然后将所需截面的加宽块安装在顶模中间, 再用升降机构将模板升至要求高度。

3) 旋转顶模, 加装顶模加宽块。当变截面使用时, 同样将顶模从中间连接处分开, 顶模、侧模同时向外移动至相应位置, 利用丝杠或千斤顶将2半块顶模绕铰接销轴向外旋转至顶模端点与设计轮廓线的某一点重合, 然后安装部分所需的加宽块。

2 台车变截面新结构的设计

将钢模台车的顶模板设计成两部分:模板和弧拱架, 弧拱架用于支撑模板。

2.1 模板的设计

设计的模板由模板单元构成, 模板单元之间用螺栓连接, 并且模板单元能随弧拱架的形状变化而变化。

根据钢结构设计原理[7], 设计出的模板单元主要由面板、长扁钢及短扁钢焊接而成, 如图3所示。面板厚度为3 mm, 宽1 m, 长1.2 m;短扁钢纵向间距为300 mm, 横向成间隔排列;长扁钢间距为100 mm;上下两端, 焊小钢板, 留4 mm间隙, 便于面板随弧拱架形状的变化而变形。

2.2 弧拱架的设计

将弧拱架的外轮廓圆弧看作是由许多小圆弧组成, 用这些小圆弧去支撑模板, 小圆弧数量的变化和相对位置的调节, 将会适应不同截面隧道的变化。小圆弧的设计可以采用两种方案:固定三角形法和可调单元块法。

1) 固定三角形法。图4为三角形块单元的结构。相邻的两三角形块通过侧面的铰链连接, 如图5所示, 三角形块下端采用丝杠连接, 通过调节丝杠可以实现距离的变化, 从而实现相邻的2个三角形块的相对转动。

以1/4拱为例, 三角形块代替弧拱架圆弧形状的结果图6所示。三角形1、2、3为一整体。为满足不同截面钢模台车的要求, 三角形1的形状随着截面的变化而改变, 从而增加衬砌的精度。三角形1与侧模板通过螺栓连接在一起, 便于脱模。上部横梁套着2个移动滑块如图7所示, 与三角形4通过铰链连接实现固定上部三角形的作用。在上部横梁上面放一些千斤顶来支撑三角形块。实现变截面的具体方法:在空地上画出精确的顶部圆弧, 调整三角形之间的连接丝杠, 使三角形的顶部圆弧尽量与精确圆弧重合, 调整好后, 安装在台车上。

2) 可调单元块法。如图8为可调单元块法的结构。相邻单元块下端的连接、相对转动原理与固定三角形法一样。与其不同的是:单元块的上端用丝杠代替了铰链, 丝杠伸出的长度可以自由调节。

以1/4拱为例, 可调单元块代替弧拱架圆弧形状的结构如图9所示。与固定三角形法不同的是:拱形相同但净跨不同, 单元块1为通用件, 所用的单元块数目相同;变弧时, 在拱架上直接调节单元块上端的丝杠长度来满足不同隧道截面的要求。净跨较大时, 相邻两单元块的距离加大, 可在单元块之间加薄板来支撑顶模板。

3 四种变截面结构设计方案的比较 (见表2)

4 结语

1) 对变截面钢模台车的变截面结构进行了重新设计, 将顶模板设计成可变形模板和弧拱架两部分, 与其它变截面结构相比, 在同等条件下, 施工效率更高, 成本更低, 误差更小, 适用范围更大。

2) 变截面结构创新性地由模板单元和三角形块单元构成, 使得变截面结构标准化和系列化, 大大提高了其使用率和适用范围, 也适合衬砌钢模台车标准化和系列化的发展趋势。

3) 在弧拱架设计的两种方案中, 采用固定三角形法变截面时, 需将三角形块拆下, 在地面上施工, 相对增加了劳动强度, 但二次衬砌的精度非常高;采用可调单元块法变截面时, 不需拆下单元块, 按要求调节单元块上端的丝杠长度就可以满足不同隧道截面的要求, 减轻了劳动强度, 但衬砌的精度相对低一点。

参考文献

[1]邓满林.变截面隧道衬砌台车设计与使用[J].山西建筑, 2008, 34 (1) :343-344.

[2]李峰, 高桂军.变截面钢模板衬砌台车设计与应用[J].机械管理开发, 2010, 25 (5) :82-83, 85.

[3]韩银红.变断面隧道用衬砌台车钢模设计方法浅析[J].工程机械, 2003, 34 (7) :16-17.

[4]刘谭升.大跨度变截面 (燕尾段) 衬砌台车设计、制造与应用[J].铁道建筑技术, 2008 (5) :68-71.

[5]奥罗克.隧道衬砌设计指南[M].北京:中国铁道出版社, 2005.

[6]卢刚.隧道构造与施工[M].成都:西南交通大学出版社, 2010.

机车悬挂半主动变结构控制仿真研究 第8篇

基于磁流变阻尼器的机车车辆横向半主动悬架系统的变结构控制器, 通过Matlab/Simulink进行仿真验证, 结果表明该控制器有效抑制了车体的横向振动。

1 半主动车辆悬挂系统模型

研究的机车车辆模型以横摇振动为对象的半主动车辆横向悬挂系统, 其力学模型如图1所示。

具有车体横移 (x1) 、转向架横移 (x2) 、和车体测滚 (φ) 3 个自由度。

磁流变阻尼器采用修正的Bouc-Wen模型, 阻尼器的阻尼力为粘滞力与Bouc-Wen 滞变阻尼力之和。表达式为:

其中滞变位移Z由下式确定:

z=-γxz2-βxz2+Ax

式中γ、β和A 是与滞后环形状有关的参数, c0为粘滞系数, α为滞变位移系数。

悬架系统的动力学方程为:

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式中m1为转向架质量, m2为车体质量, Ir为车体横摇转动惯量, k1为每台转向架二系弹簧的横向刚度, k2为转向架一系弹簧的横向刚度, k3为二系弹簧的垂向刚度, 2b为垂直方向二系弹簧的横向间距, h1为横向的二系弹簧中心到车体重心的高度, h2为磁流变阻尼器到车体重心的高度, xr为轨道方向不平顺。

由式 (2) , 得系统状态方程为:

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式中:undefined为状态变量, undefined为输出变量, u为控制输入, w为扰动。

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2.1 变结构控制器设计思想

给定以下线性时不变系统

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其中:状态x∈Rn, 控制u∈Rm, 输出y∈Rl。假设 (A, B) 可控, (A, C) 可观, 且rank (CB) =m。

式中, G∈Rml, S∈Rm。

根据等效控制设计方法, 在滑模面上有

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由式 (5) 、 (6) 、 (7) 及 (8) 可得:

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由式 (9) 得到等效控制

Ueq= (GCB) -1GCAx (10)

将式 (10) 代入式 (5) , 得到滑动模态运动方程

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从式 (10) 、 (11) 看出, 要使等效控制和滑动模态存在, 就必须要求 (GCB) -1存在, 即

rank (GCB) =m (12)

由式 (12) 可得m

上式要求传感器的数量至少要等于执行器的数量。

2.2 滑模面的设计

由线性系统理论知, 由于 (A, B) 可控, 则可通过线性变换将式 (5) 、 (6) 变为以下简约型

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其中:B2∈Rmm是非奇异矩阵, x1∈Rn-m, x2∈Rm。

在滑模面上有

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由于要求 (GCB) -1存在, 所以undefined也存在。由式 (16)

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将式 (17) 代入式 (14) , 得到降维滑动模态运动方程:

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必须选择适当的矩阵使得滑动模态运动方程式 (18) 稳定。令

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滑动模态运动方程式 (18) 变为

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可以用一般的线性系统输出反馈特征结构来设计, 然后再从undefined解出G。G存在的充分必要条件是

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对本文所研究的磁流变智能半主动悬架系统状态方程式 (2) , 定义滑模面

S=Gy (22)

其中undefined

式中G为滑模面矩阵。

在进行滑模面的设计时, 忽略式 (2) 中的外界激励xr, 而在控制器的设计中加以考虑。由于 (A, B) 可控, 则可通过线性变换

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将式 (2) 变为如式 (14) 、 (15) 所示的简约型。将降维滑动模态运动方程表示为式 (20) 的形式。式中V=[v1 v2 v3]。

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由于要求 (GCB) -1存在, 故要求:

g1Ir+m2h2g2≠0 (26)

将式 (21) 展开, 得到

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由式 (19) 得到

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根据滑动模态运动方程式 (20) 的Hurwitz稳定性判据可导出:

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在满足上述约束条件下选取v1=2、v3=0和g2=1则滑模矩阵

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2.3 半主动变结构控制器设计

由可控阻尼力对隔振质量做负功原理, 相应的半主动控制策略为

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式中MAX和MIN表示磁场强度为最大时和最小时磁流变阻尼器产生的阻尼力。

3 仿真及实验结果分析

系统仿真参数采用参考文献[3], 由于机车车辆在平直轨道上行驶时的运动形式为蛇行运动, 引起车体和转向架在横向平面内的振动, 故此取轨道方向不平顺为正弦扫频信号, 振幅为A=3mm。

图2、3别为扫频信号下无控制时和滑模变结构控制时加速度响应曲线, 从图2、3看出, 滑模变结构控制时

加速度比无控制时加速度小。由此说明, 变结构控制下的机车半主动悬架系统具有良好的减振效果。

4 结论

对带有磁流变阻尼器的机车车辆横向半主动悬架系统设计一种输出变结构控制器。仿真分析了悬架系统在正弦扫频信号下的车体加速度响应, 仿真结果表明半主动变结构控制悬架系统具有良好的减振效果。

摘要：针对机车横向稳定性控制问题, 对带有磁流变阻尼器的机车车辆横向半主动悬架系统设计一种变结构控制器。运用Matlab/Simulink软件平台, 对无控制作用悬架系统与变结构控制悬架系统进行对比仿真, 仿真结果表明, 变结构控制下的机车半主动悬架系统具有良好的减振效果。

关键词：磁流变阻尼器,半主动悬架,变结构控制

参考文献

[1]Liu H, Nonami K, Hagiwara T.Semi-active Fuzzy Slid-ing Mode Control of Full Vehicle and Suspensions[J].Journal of Vibration an Control, 2005, 11 (8) :1025-1042.

[2]SHIUH J H, KUO S H.An adaptive Fuzzy Siding ModeController for servomechanis disturbance rejection[J].IEEE Transaction on industrial Electronics, 2001, 48 (4) :845-852.

[3]高国生, 杨绍普, 郭京波.基于磁流变阻尼器的机车横向悬挂半主动控制研究[J].功能材料, 2006, 5 (37) :802-804.