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液固耦合系统中的有限幅液体晃动力及晃动力矩（2001年）

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简介：
本文发表于2001年，探讨了液固耦合系统中有限幅液体的动态特性，分析了液体晃动产生的力和力矩的影响。 本段落探讨了弹簧-质量系统与圆柱贮箱内液体有限幅晃动系统的非线性耦合动力学问题。基于六自由度的非线性耦合模型，推导出了液体在有限振幅下的力和力矩解析表达式，并指出终态构型积分及压力公式中的非线性项是导致这种效应的关键因素。研究结果中x、y方向的良好对称性验证了该理论的有效性和准确性。 通过分析系统的耦合机制，认为这些理论成果具有广泛的适用性。此外，数值仿真与相关实验数据的对比进一步支持了这一结论。研究表明，在终态构型求取晃动力和力矩是较为合理的做法，同时考虑到高维模态基底、非线性项以及液体晃动阻尼带来的复杂因素的影响。

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  • 液固耦合系统中的有限幅液体晃动力及晃动力矩（2001年）
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    本文发表于2001年，探讨了液固耦合系统中有限幅液体的动态特性，分析了液体晃动产生的力和力矩的影响。 本段落探讨了弹簧-质量系统与圆柱贮箱内液体有限幅晃动系统的非线性耦合动力学问题。基于六自由度的非线性耦合模型，推导出了液体在有限振幅下的力和力矩解析表达式，并指出终态构型积分及压力公式中的非线性项是导致这种效应的关键因素。研究结果中x、y方向的良好对称性验证了该理论的有效性和准确性。 通过分析系统的耦合机制，认为这些理论成果具有广泛的适用性。此外，数值仿真与相关实验数据的对比进一步支持了这一结论。研究表明，在终态构型求取晃动力和力矩是较为合理的做法，同时考虑到高维模态基底、非线性项以及液体晃动阻尼带来的复杂因素的影响。
     
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    本研究探讨了电动液压助力转向系统(EHPS)的协同仿真技术，通过集成机械、电气和流体动力学模型，实现对车辆转向性能的高效精确模拟与优化。 ### 电动液压助力转向系统的联合仿真 #### 引言 电动液压助力转向系统（Electric-Hydraulic Power Steering System, EHPS）是传统液压助力转向系统（Hydraulic Power Steering, HPS）的一种改进技术，它利用电动机替代传统的发动机驱动油泵，实现了根据车辆工况提供更精确的助力效果。这种系统不仅提高了转向操作的灵活性和舒适性，还增强了驾驶者的路感体验。EHPS系统的组成包括转向操纵机构、转向传动机构、动力转向器总成、电子控制单元（Electronic Control Unit, ECU）、电动机、油泵、转向阀、车速传感器及转向盘角速度传感器等。 #### 二、电动液压助力转向系统简介 电动液压助力转向系统是一种混合型的助力转向系统，其核心在于结合了电动机与液压系统的优点。相比于传统的液压助力转向系统，EHPS能够在不同的工况下提供更加合适的助力效果，使驾驶者能够更轻松地操纵方向盘，并保证足够的路感以满足现代汽车对转向系统的需求。 EHPS主要包括以下组成部分： - **转向操纵机构**：传递驾驶员的转向指令。 - **转向传动机构**：将驾驶员的转向力传递给车轮。 - **动力转向器总成**：实现助力效果的关键部件。 - **ECU**：处理各种传感器数据，控制电动机的工作状态。 - **电动机**：为油泵提供动力。 - **油泵**：加压液压油以供助力转向使用。 - **转向阀**：控制液压油的流向和流量，实现助力效果。 - **车速传感器**：监测车辆的速度。 - **转向盘角速度传感器**：检测方向盘转动情况。 #### 三、电动液压助力转向系统的建模与仿真 ##### 动力转向ECU模型 动力转向ECU接收来自车速传感器和转向盘角速度传感器的数据，并根据这些数据调整电动机的工作状态。通常采用PID控制器来实现这一过程，通过当前偏差及其变化率动态调整控制参数以达到最优效果。 ##### 电动液压泵模型 该模型模拟油泵工作状态，其转速与方向由ECU决定。在仿真中需要考虑油泵的效率、最大输出压力等因素。 ##### 转向阀模型 转向阀是EHPS系统的重要部分，决定了液压油流向和流量。通过调整节流阀开度来改变液动力学特性及助力效果。 ##### 多体动力学模型 利用AMESim软件建立了EHPS系统的多体动力学模型，包括了转向盘、扭杆、转向阀等关键组件的模拟。AMESim用于机械系统仿真分析，能够精确地模拟EHPS在各种工况下的动态行为。 #### 四、联合仿真技术 为了全面仿真EHPS系统，研究者采用AMESim和MATLABSimulink进行联合仿真。具体而言，AMESim建立动力学模型而MATLABSimulink构建ECU控制算法模型。通过创建S函数实现两个平台之间的接口连接，并共享数据及交互计算。 联合仿真的结果验证了EHPS的动力学模型与控制策略的正确性，证明系统的可行性和有效性。 #### 五、结论 通过对电动液压助力转向系统（EHPS）进行联合仿真分析，深入理解其运行机制及其控制策略。基于AMESim和MATLABSimulink的联合仿真技术不仅为EHPS设计提供了重要的技术支持，还为进一步优化该系统性能奠定了基础。