本文是一篇工程论文，工程硕士（全日制）侧重于学术理论与实践；工学硕士侧重于学术理论与应用；工程硕士（非全日制）侧重于学术实践。工程硕士（全日制）与工学硕士属于统一教育体系，只是类型不同，而工程硕士（非全日制）属于不同教育体系。（以上内容来自百度百科）今天为大家推荐一篇工程论文，供大家参考。
代写优秀工程专业论文篇一
1 绪论
1.1 课题的背景及意义
轨道车主要适用于铁路工务部门在新建线路和既有线路中的重载牵引和高速运行，也可用于调车作业、人员输送、现场检查的公务用车，也在铁路抢修和施工起到重要的作用。目前，国内铁路线上运行较多的轨道车主要包括金鹰系列和秦岭系列两大系列产品，以及相对较少的中原系列轨道车、黄河系列轨道车、莱恩系列轨道车等。在金鹰系列中，有从 JY290PS(216kW)到 1350PS(992kW)不同功率等级的轨道车。同样在秦岭系列中，也有 QD160(118kW)到 GC1350PS(992kW)不同功率等级的轨道车。通常轨道车由柴油机、传动系统、制动系统、车体、车架、走行部和电气设备组成。轨道车按照传动方式进行划分，主要有机械传动、液体传动和电传动三种。其中，液体传动包括液压传动和液力传动。通常电力传动和液力传动属于大功率轨道车。JY290-10 型轨道车为机械传动轨道车，是以内燃机作为动力，齿轮为主要传动部件，通过离合器、变速箱、换向箱、车轴齿轮箱等机构完成动力的传动。机械传动方式部件多，传动效率低，因此不能满足大功率轨道车发展的需要，但是，其结构简单，制造成本低，操作方便，维修容易等原因，目前应用较广，模拟驾驶系统具有经济、安全、可重复性等特点，已广泛地使用于铁路、公路、航空、航天等领域。它不仅解决了驾驶学员的培训以及在岗人员的考核问题，而且也在工程分析领域方面起到重要的作用。模拟驾驶系统在其功能上主要分为三类：开发型——主要面向新产品的研发，其功能非常强大；研究型——针对所研究的内容要求进行设计与开发，如工程分析；训练型——针对驾驶员基本技能的培训与考核，结构简单，但满足基本功能。模拟驾驶系统的模拟效果以逼真度来衡量，目前，国内外学者没有对模拟驾驶的逼真度给出统一的标准。逼真度被定义为仿真设备对被模拟对象模拟的特性与真实特性的吻合程度。三种类型的模拟驾驶系统的仿真度依次降低，目前，在铁路行业，国内外配置的模拟驾驶系统装置基本属于训练型，功能有限，结构相对简单。随着铁路的大发展，运行速度的不断提高，对司机的培训提出了更高的要求，对模拟驾驶装置的要求也在不断提高。
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1.2 轨道车模拟驾驶系统的介绍
近年来，随着计算机控制技术、多媒体技术以及自动控制技术的发展，仿真技术得到了飞速的发展，以计算机系统为核心、操作控制台为基础构成的各种仿真训练器受到国内外高度重视，在航空航天、交通运输、电力行业、石油化工以及军事领域得到广泛的应用，开发出性能优越的飞行模拟器、列车模拟驾驶器、船舶模拟器、电站模拟器和坦克模拟器，成为飞机、船舶、列车驾驶操作人员及重大生产设备或过程控制设备运行操作人员学习、培训和考核的必备手段。轨道车模拟驾驶系统是一种由计算机实时控制，能正确模拟轨道车操作，能重复运行轨道车运行环境，用于学习、培训和考核的模拟系统。轨道车模拟驾驶系统根据轨道车电路及气路控制关系、线路断面情况、司机操作情况及轨道车模拟驾驶数学模型进行运行仿真和模拟控制，来实现轨道车的控制和运行，这也是轨道车模拟驾驶系统的基本设计原理。轨道车模拟驾驶系统是一种科学、先进、安全、高效的培训工具，其核心是以轨道车模拟驾驶数学模型为基础，建立轨道车模拟驾驶运行仿真软件，利用虚拟现实技术制作视景与音箱动画，完全按照真实轨道车驾驶操作平台设计其驾驶环境。一方面用于轨道车司机的培训，另一方面用于简单的工程分析。轨道车模拟驾驶系统主要由司机操作系统、视景与音箱系统、计算控制机系统、列车运行监控系统以及教员监控系统等组成，逼真的模拟轨道车的各种标准化作业，既出、入库作业、站内调车作业、甲站到乙站的正常作业以及甲站到乙站的非正常作业等四个作业模式。并且针对轨道车司机的培训过程，形成了一套较完整的驾驶考评系统，便于对轨道车司机的操作过程进行评价和纠正。
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2 轨道车模拟驾驶数学模型的研究
2.1 轨道车受力分析
牵引力是由轨道车动力装置产生，即柴油发动机产生，力的作用方向与轨道车运行方向相同，其大小取决于柴油机的输出功率和轨道车的运行速度，导致轨道车运行,并可以由司机根据需要来改变的外力。根据轨道车运行的特性，从柴油机获得所需的动能，通过机械传动装置产生动轮回转扭矩，在驱动轮轮周上形成切向力，由于驱动轮与钢轨间的粘着情况，产生由钢轨作用于驱动轮轮周反作用力，使轨道车产生平行移动。这种由钢轨作用于驱动轮轮周的外力之和，即为轨道车牵引力，见图 2.1 所示：
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2.2 轨道车运行状态
轨道车在线路上运行，根据不同的受力情况，将其运行状态分为牵引、惰行和制动等三种运行状态。最优运行策略是轨道车开始以最大牵引力加速运动，遇到速度上限位，然后撤消牵引力采用惰行减速运动（惰行运行状态），速度降低到下限位后再加速，中间运行过程在惰行运行于加速运行之间转换，直到遇见进站制动点或者遇见紧急情况，则采取制动进站，这种运行策略广泛在实际运营中被采用。图 2.6 展示了轨道车最优运行线路曲线图，通过牵引运行起动机车，当到达限速区段后，在速度上限和速度下限之间，先牵引，再惰行，再牵引，再惰行，直到最后采用制动停止轨道车运行。本章主要根据牵引计算理论、线路状况对轨道车受力和运行的影响，建立轨道车模拟驾驶数学模型，进行受力分析和运行分析，并对轨道车运行状态和运行最优策略进行介绍。
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3轨道车模拟驾驶系统的结构设计.......... 17
3.1 设计目的.......... 17
3.2 系统组成.......... 17
3.3 功能描述.......... 18
3.4 结构设计.......... 19
3.5 本章小结.......... 20
4 硬件设计及组成......... 21
4.1 模拟操作台的硬件设计....... 21
4.2 操作杆设计...... 23
4.3 计算机控制系统硬件设计.......... 25
4.4 转换板的设计......... 27
4.5 本章小结.......... 31
5 轨道车模拟驾驶系统的软件设计......... 32
5.1 C++ builder 软件的介绍 ....... 32
5.2 轨道车模拟驾驶系统软件的介绍..... 32
5.3 数据采集和发送模块的设计...... 34
5.4 轨道车模拟驾驶数学模型的设计..... 39
5.5 司机考核测评模块的设计.......... 41
5.6 虚拟现实软件的控制.... 42
5.7 本章小结.......... 44
6 轨道车模拟驾驶系统的展示
6.1 轨道车模拟驾驶系统的整体布局
根据轨道车模拟驾驶系统的实物的制作，展示了轨道车模拟驾驶系统的整体布局，包括车体的外景展示，训练观摩台以及投影仪的布局。有图展示了轨道车模拟驾驶系统的室内布局，包括操作台的各个仪表及手柄的布置，轨道车监控仪以及教员监控显示器以及音箱与视镜的显示器的安装，室内的布置较真实的反应了真实轨道车的室内装饰。图 6.1 从模拟驾驶舱正前方看到的场景，图 6.2 展示了轨道车模拟驾驶系统的驾驶舱内部布置图：在模拟驾驶引导系统中可以选择标准化作业培训系统，技能鉴定测试系统，综合考评系统以及模拟驾驶管理系统，可以根据培训的不同目的针对性的选择不同的选项。例如选择标准化作业培训系统后，弹出“学员信息输入”对话框，要求输入学员编号，该学员编号在“模拟驾驶管理系统”中报名表里所分配的。输入正确的学员编号后，即可进入“标准化作业培训系统”。
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结论
本文研究的内容主要是介绍轨道车模拟驾驶系统的研究与实现，根据真实轨道车的驾驶情况，设计制造一台功能相同，并且具有技能考核的模拟驾驶设备。该系统以模拟驾驶数学模型为核心，利用虚拟现实技术，在工业控制机的硬件平台上，结合轨道车运行监控装置，实时记录轨道车的运行状态，为轨道车司机的培训提供可能。轨道车模拟驾驶系统的研制完成以下几项功能：
(1) 本系统完全按照真实轨道车的操作台进行设计，使培训的司机感受如真车一样，并且功能齐全。
(2) 本系统利用模拟驾驶训练数学模型，对轨道车的受力、运行状态进行分析计算，以软件的形式运用于模拟训练装置中，更真实的反应在视景动画中。
(3) 视景与音箱系统采用虚拟现实技术，进行具体线路的设置，并受计算机控制系统的控制，效果逼真。
(4) 轨道车运行监控装置的使用，监控司机的驾驶操作并进行提示，规范司机的安全操作。
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参考文献（略）
代写优秀工程专业论文篇二
第一章绪论
1.1课题研究背景与意义
根据国家能源研究会2012年发布的统计数据，中国的化石能源消费总量排在全球第二位，仅次于美国。从公布的数据中可以总结出，2011年全年我国能源消费总量比上一年增加7%，达到了惊人的34.78亿吨标准煤。截止到2012年底，我国初次能源消费比上一年增长了 4%,达到了约36.2亿吨标准煤。报告还提到，我国是一个严重依赖石油进口的国家，依赖度达到了 56.6%,并且这种对外依赖度有继续提高的趋势[1]。消耗如此大量的能源必然会产生严重的环境问题，2013年，中国中东部以及华北地区笼罩在雾霾的厚重面纱之下，污染地区之广让全世界震惊，首都重污染天数超过了过去半个世纪中的任何一年。2014年1月，北京的空气污染指数曾经达到755这一严重污染的水平，居然比WHO归定的“危险”标准高出一倍还多，而如此严重的污染很大程度上是来自于燃煤发电和机动车尾气，这己经引起了中国领导人和全体国民的重视[2]。全球环境的不断变迁以及社会现代化建设的不断完善改变了人们的出行方式。截止到2013年底，在交通管理部门注册登记的机动车已经突破了 25000万辆，其中汽车占到了总量的54.8%，平均每5?6人就拥有一辆机动车，具有机动车驾照的人接近28000万，十年时间提高了 29.9%[3]。汽车市场的持续繁荣不仅产生了大量的汽车尾气，同时还引起了城市交通拥堵，已经成为阻碍我国城市发展的重要因素。各地政府面对交通拥堵、空气污染等问题采取了各种各样的措施加以解决，比如，北京：调控小汽车数量、调整停车费、限制外地人购车、购车上牌需摇号等待、外地车上路限时；天津：对汽车牌照数量进行严格控制、重污染天气实施汽车单双号限行；上海：采取被公众喻为“最贵铁皮”的车牌“拍卖制”；广州：“半摇号、半拍卖”制度，封存一部分公务用车。但上述措施均治标不治本，治污、治堵效果不理想，以北京为例，2012年周一到周五每天平均堵车时间为1.5小时，而到了 2013年这个平均时间接近2小时。
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1.2 SRM的概况与研究动态
磁阻式电动机最早出现在1842年，当时英国的Aberdeen和Davidson在制造电动车时采用U型电磁铁，其实现原理和现在的SRM运行状况非常类似。但由于当时功率电子开关及其相关的一系列技术还没有问世，于是采用了当时普遍使用的机械开关控制技术，致使电机静态和动态性能、安全性非常差，所以当时没有得到很好地发展和推广。1969年以后，随着大功率晶间管的广泛使用和电力电子技术发展，SRM进入了一个快速发展的阶段。1970年，首台SRM样机在英国Leeds大学步进电机实验室研发成功。1980年，Lawrenson等人对SRM的运行原理和特性进行了深入地分析，至此SRM在电机行业内得到了认可。1983年，英国公司SRD.Ltd推出了世界上第一套命名为OULTON的幵关磁阻电机驱动系统产品，1984年，SRD丄td公司推出了适用于有轨电车的开关磁阻电机驱动系统，并且取得了优异的成绩，这极大地刺激了各国竞相研究SRM的热情，包括美国、南斯拉夫等国，并取得了一系列成果。在SRM的研究过程中虽然我国起步比较晚，但是研究的起点相对较高。从1984年起，我国的许多大学以及科研机构等相继开展了 SRM的研发工作，在吸收国外经验的基础上，我国各科研机构在SRM方面的进展很快，在控制系统、仿真、设计理论、电磁场分析等方面做了大量工作。经过科研人员二十年努力，目前已经研制出功率从10W到5MW的工业产品样机，将其用于频繁起停、制动和正反转的机械，如电动车驱动、洗衣机、纺织以及采油机械等各个领域。
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第二章电动自行车驱动系统方案设计
2.1 SRM基本理论
不论是结构还是工作原理，SRM都与传统电机有着很大的不同。具有双凸极结构的SRM，定、转子不需要永磁材料，由桂钢片制造而成，和电机转子不同的是定子上缠有绕组。SRM的定、转子数目是不相同的，定子上径向绕组通过串联成为一相，目前有单相、两相、三相、四相、五相以上SRM，单相由于启动问题或者存在转矩“死区”，实现起来比较困难；两相电机在平衡位置、非平衡位置也同样存在转矩“死区”，无自启动能力，所以单相和两相SRM应用较少。要想在电机正转或者反转情况下都具备自启动能力的SRM相数至少为三相，其中又以三相6/4极最为常见。通常情况，相数较多的电机运行特性较优越，但是相数多导致成本增加、控制复三相6/4极SRM结构如图2-1所示。SRM运行原理遵循“磁阻最小原理”。当SRM定、转子处于对齐位置时，磁阻最小，相绕组电感最大；当定、转子不处于对齐位置时，此时通电，电机磁场会产生沿切线方向的电磁转矩，迫使定、转子凸极中心线重合。如图2-1所示为三相6/4极SRM,其中Us为直流电源，VTK VT2为主开关器件，VD1、VD2为电机续流时提供通路的二极管。下面对A相绕组进行说明，此时开通VT1、VT2，绕组建立以A-A，为轴向的磁场，转子a-a’会产生沿切线的电磁力，迫使其向中心线A-A’靠近，当定、转子A-A’和a-a’中心线重合时，A相关断，此时导通B相，转子b-b’会产生沿切线的电磁力，迫使其向B-B’中心线靠近，当定、转子B-B’和b-b’中心线重合时，B相关断，之后依次开通C、A相，电机沿逆时针运转起来;如果依次开通B-A-C-B相，电机顺时针运转[19]。由此可以推断，相开通次序决定了电机是正向还是反向运转，而无关电流的流向。
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2.2总体方案设计
电动自行车用SRM控制系统主要包括SRM本体、稳压电源、功率变换器、MOSFET驱动、欠压检测、电流检测、位置检测、控制核心、负载等部分组成，其控制系统如图2-2所示。SRM作为控制的对象，起到能量转换的作用，即电能向机械能转换；功率变换器根据各相导通信号确定各MOSFET的通断，从而进行电能的传递；位置检测、电压、电流检测记录了电机的运行状态，并为电机下一时刻的正常运行提供依据：位置信号是SRM得以连续运转的必要参数，决定了下一时刻电机的导通相；电流、欠压检测信号则用来进行过流、欠压保护；控制电路作为整个驱动系统的控制中枢，根据检测信号发送相应的指令，以确保整个驱动系统安全可靠的运行。轮毂式驱动和中轴式驱动是目前广泛应用在电动自行车上的两种驱动方式，其中轮毂式驱动电机又包括高速和低速电机。由于噪声小、价格低廉、制造简单等因数，低速轮毂电机在较长的一段时期内比较受欢迎，但是由于其输出特性软、启动转矩小、爬坡和过载能力较弱，同时在断电后脚踏骑行电磁阻力较大。因此，低速轮毂电机的市场份额日趋减小；而高速轮毂电机由于结构复杂，特别适合较大功率大转矩场合，如电动汽车。
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第三章SRM转矩脉动抑制方法的研究........ 21
3.1 DITC原理及系统组成........ 21
3.2磁链非线性模型........ 24
3.3基于DITC的SRM控制系统的建模与仿真........ 26
3.4仿真结果分析........ 27
3.5本章小结........ 29
第四章电动自行车用SRM控制系统硬件电路设计........ 30
4.1硬件电路总体设计........ 30
4.2控制器硬件电路设计........ 31
4.3硬件可靠性设计........ 39
4.4本章小结 ........ 40
第五章电动自行车用SRM控制系统软件设计........ 41
5.1总、体设计........ 41
5.2系统软件可靠性设计........ 49
5.3本章小结........ 49
第六章实验结果分析
6.1实验平台介绍
本文根据以上理论建立了驱动系统软硬件实验平台，分别在空载和加载情况下对系统软硬件进行验证，为电动自行车用SRM的市场化应用提供必要地理论依据。由于实验条件有限，本文所介绍的DITC只是通过仿真验证了其可靠性、优越性。现以额定电压24V，额定功率40W，三相6/4极SRM为实验对象对系统方案部分设计指标进行验证。部分硬件实验平台如图6-1所示，主要包括直流稳压电源、SRM电机本体、SRM驱动控制器、示波器等，表6.1为实验过程中所需要的设备。控制核心STM32F103采用的软件开发平台为Keil uVision4, 2011年3月ARM公司在其集成幵发环境RealView MDK产品中添加了最新版本的Keil uVision4。KeiluVision4带有灵活的窗口管理系统，能够任意拖放视图内的窗口，同时还有调试还原、项目工作区多等功能。良好的用户界面旨在提高软件开发人员的生产力，使软件开发人员更快、更有效、更轻松的幵发软件程序，在工作中感受编程的乐趣，同时还有重要的一点就是Keil uVision4支持更多最新的ARM芯片。基于Keil uVision4的电动自行车用开关磁阻电机驱动系统部分程序如图6-2所示。
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结论
本文以250W三相6/4极SRM为控制对象，并结合电动自行车的应用特点，设计了基于SRM的电动自行车驱动系统。本文在系统方案设计、硬件电路的设计、器件选型等做了比较深入的研究，针对SRM转矩脉动大限制其应用的问题，本文采用三电平拓扑下的DITC策略对电机转矩脉动进行抑制，纵观全文，本文主要在以下几个方面取得了阶段性的成果。
1、针对电动自行车的应用特点，本文结合驱动方式、动力学特性、功率变换器、回馈制动运行、控制方式等方面，给出了电动自行车驱动系统总体方案设计。并且在SIMULINK中搭建了系统仿真模型，证实了方案的合理性。
2、针对SRM转矩脉动大的问题，本文分析了三电平拓扑下的DITC策略。通过合理的设置转矩偏差给定值，DITC可以有效地抑制转矩脉动；通过函数解析式拟合部分特殊位置磁链模型，从而得到所有位置的磁链方程，估算电机瞬时转矩。最后在SIMULINK搭建仿真模型进行验证，证实了基于三电平拓扑下的DITC能够有效地抑制转矩脉动，并给出了不同转矩偏差给定值时的转矩脉动波形图。
3、根据以上理论分析，以额定功率250W、额定电压为48V的SRM为控制对象，以STM32F103为控制核心对电动自行车控制器进行硬件和软件的设计。在硬件和软件的设计过程中，充分的考虑了硬件和主控核心的关系，既最大程度简化主控芯片外围电路的同时，又考虑到主控芯片处理数据的实时性。电路设计过程中兼顾成本和效率，做到降低成本的同时保证系统的安全可靠性，通过和软件的联调，取得了不错的效果。
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参考文献（略）
代写优秀工程专业论文篇三
第一章 绪论
1.1 引言
尽管复合材料的大量使用能够在一定程度上减轻飞机重量，增强飞机的整体性，然而当载荷较大时，其连接部位却很容易成为飞机的薄弱部位，这也是当前能否成功的将符合材料应用到飞机上的主要因素。因为复合材料机械连接能够传递较高的载荷，所以复合材料机械连接是最常用的一种连接形式。相关数据显示，遭受破坏的飞行器结构，有超过七成是出现在连接部位[1]。对于复合材料，机械连接方式在航空航天领域中的应用日趋广泛，比如 F-18 机翼以及 F-16 垂尾等在使用复合材料时都使用了机械连接方式，对于、AV-8B 机翼，其所使用的复合材料包括三千个紧固件，而 F-22 机翼中的紧固件更是高达一万四千个[2]。如果飞机结构件遭受破坏，此时对结构件来说，出现最多的失效形式为结构件的疲劳破损。当前疲劳断裂基本不会出现在复合材料飞机结构件里，产生这种现象的主要原因并不是复合材料本身的抗疲劳性能好，而是在实际工程应用中选用的复合材料工作应力低于材料的疲劳极限应力，这导致复合材料结构件在疲劳载荷作用下的疲劳寿命为无限寿命，因此疲劳断裂很少发生在复合材料结构件上。然而，由于飞机结构设计的深入发展，为了既能减少飞机重量，又能全面发挥复合材料在承重方面的优势，那么在具体的项目里逐渐增强复合材料的设计许用应变/强度值是必然趋势。复合材料设计许用应变/强度值的不断增强，之前由于只考虑复合材料静强度而被忽视的疲劳问题越发显现，由此可以看出，对于复合材料在飞机结构设计上的应用，疲劳将成为其限制其发展的关键因素。因此，发展先进结构设计技术的一项非常重要的内容就是要对复合材料-钛合金机械连接结构的疲劳寿命进行深入的研究。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 复合材料-金属连接研究概况
复合材料由于其优异的性能逐渐成为飞机结构中的新一代材料，但由于其自身的局限性，目前尚不能完全取代金属材料，因而复合材料与金属材料同时应用于飞机结构中的情况不可避免。为保持飞机结构的整体性，需要将各向异性的复合材料与各向同性的金属材料进行连接使之有效地传递载荷。已有的连接方法包括螺栓或铆钉连接、胶接、螺胶混合连接及焊接等[3]。如何依照具体结构选择连接方式使之在有效承载的同时达到结构减重的目的是亟待解决的问题。胶接是一种较好的无破坏连接形式，Hart-Smith等人[4]已对不同搭接长度、连接形式、铺层方向及表面处理等对胶接静力性能的影响进行了研究。Baker等人[5]对复合材料与金属之间胶接连接效率及损伤修理进行了分析。胶接虽然在连接结构减重方面具有一定优势，但通常需要设计很大的胶接区域才能获得连接安全可靠的承载能力，并且胶层自发损伤也是制约其广泛应用的原因之一。还有学者对螺胶混合连接进行了研究[6]，混合连接虽然提高了连接的安全性，但是较为复杂的制造工艺使其优势相对减弱。还有学者利用冷金属过度的工艺将细小的金属尖端通过电弧焊焊接至金属表面并与复合材料之间建立闭合的共固化接头[7]，得到了较高的承载能力。但是这种焊接技术仅局限于学术讨论范围内，其制造工艺尚不完备且成本较高。相比之下，机械连接作为一种安全可靠、工艺简单、受环境影响较小的连接方式广泛地应用于连接结构中。目前业界对于复合材料之间的机械连接研究已趋于完备，但对于复合材料和金属之间的机械连接性能尚待更进一步的讨论。在目前已公开的文献之中，Starikov[8]对铝合金单搭接多钉机械连接在特定载荷谱下的疲劳行为进行了研究。研究通过采用不同的紧固件，并对其施加不同的载荷谱，以达到引入不同程度的疲劳损伤的目的，运用应变片测定紧固件之间不同区域附加弯曲程度及钉载分配。试验结果表明连接结构中各组件间的摩擦会极大地影响连接结构的疲劳行为。Starikov[9]还对铝合金单搭接多钉机械连接结构在使用不同材料紧固件时的准静态行为进行了研究，研究发现使用钛合金紧固件的连接的准静态强度高于使用复合材料作紧固件的连接的准静态强度。宁晋建等人[10]对用于工程设计的复合材料金属混合骨架结构的疲劳寿命进行了预测，认为混合结构的静强度取决于复合材料结构，疲劳寿命取决于金属结构。王武等人[11]对不同钉孔配合情况对复合材料机械连接结构疲劳寿命的影响进行了试验研究，分析表明采用干涉配合的连接结构疲劳寿命远高于采用间隙配合的连接结构疲劳寿命。
第二章 复合材料疲劳累积损伤寿命预测方法
2.1 引言
本章介绍了基于三维有限元模型的疲劳累积损伤寿命预测方法，以预测复合材料-钛合金机械连接结构的疲劳寿命。对于疲劳累积,损伤下的寿命预测方法，主要由以下三个方面的,关键技术组成，分别是：应力分析、建立疲劳失效准则和损,伤累积过程中所,出现的材料性能退化准则建立。
2.2 应力分析
本文利用功能强大的ABAQUS有限元软件,来对复合材料-钛合金机械,连接结构进行三维有限元建模，并基于此进行应力分析。在钉孔附近五层单元处使用 C3D8单元以确保结果的准确性，在其余板材和紧固件处使用 C3D8R 单元，以确保计算效率。单元厚度定义为复合材料单层厚度。根据 Fortran 语言编制了复合材料用户自定义子程序 UMAT，该程序可在计算中同时实现对于复合材料单向带及平面编织单层两种材料的疲劳累积损伤分析。
第三章 复合材料疲劳累积损伤寿命预测与验证.....25
3.1 引言..... 25
3.2 疲劳寿命预测与验证........ 25
3.2.1压板疲劳寿命预测与验证 ...... 25
3.2.2 复合材料机械连接疲劳寿命预测与验证...... 27
3.3 疲劳累积损伤规律分析 .... 29
3.4 本章小结......... 39
第四章 复合材料-钛合金机械连接疲劳寿命........40
4.1 引言..... 40
4.2 疲劳试验研究 ....... 40
4.3 试验结果分析 ....... 44
4.4 本章小结......... 48
第五章 复合材料-钛合金机械连接数值模拟研究....49
5.1 引言..... 49
5.2 有限元模型建立.... 49
5.2.1 网格划分....... 49
5.2.2 材料属性设置 ..... 51
5.2.3 接触、边界条件及载荷设置 ...... 56
5.3 复合材料-钛合金机械连接模型验证 ....... 58
5.3.1 疲劳寿命验证 ..... 58
5.3.2 载荷-位移曲线验证........ 59
5.4 疲劳损伤累积过程分析 ..... 60
5.5 不同钉孔配合方式对复合材料机...... 61
5.6 本章小结.... 66
结论
本文首先对复合材料-金属连接、复合材料机械连接疲劳研究、复合材料机械连接疲劳寿命预测方法三个方面的国内外研究概况进行了总结。从单向层压板的力学性能与疲劳特性出发，利用三维有限元应力分析技术，将材料性能退化方法与损伤失效判定法则相结合，建立复合材料-钛合金机械连接疲劳累积损伤寿命预测方法。该方法可对复合材料机械连接在疲劳载荷作用下损伤累积过程进行模拟分析，同时获得其疲劳寿命。对复合材料-钛合金机械连接进行了疲劳试验，完成了二级疲劳载荷作用下的疲劳试验。对结构的疲劳寿命、孔边挤压变形、载荷-位移曲线及疲劳破坏模式进行了分析，对建立的疲劳寿命预测方法进行了验证。最后，通过本文建立的模型，探索研究了钉孔配合情况对复合材料-钛合金机械连接疲劳寿命的影响。经总结全文得到以下结论：
（1）复合材料-钛合金机械连接结构在第一级疲劳载荷作用下，未发生疲劳破坏。结构在第二级疲劳载荷作用下，发生疲劳破坏，破坏模式为钛合金板的拉伸断裂，且在破坏时，复合材料板并未发生明显的损伤。可见结构中复合材料板的疲劳性能要优于钛合金板的疲劳性能。
（2）在有限元仿真中同时考虑复合材料板及钛合金板的疲劳寿命，对复合材料板的疲劳寿命预测值要远远大于由Manson-Coffin公式计算出的钛合金板的疲劳寿命预测值，即在第二级疲劳加载过程中，钛合金板先发生疲劳破坏，导致复合材料-钛合金机械连接结构发生破坏，这说明本文研究的复合材料-钛合金机械连接结构的疲劳寿命主要取决于钛合金板的疲劳寿命，此时，复合材料层压板并未发生明显的疲劳破坏，这与试验结果吻合，且钛合金板的疲劳寿命预测值与试验得到的结构疲劳寿命实验值误差较小，证明本文采用的方法可以准确的预测复合材料-钛合金机械连接结构的疲劳寿命。
（3）对于0°铺层，损伤类型以纤维破坏为主。90 铺层则分为两个方向，其一是沿端部方向的损伤类型主要以基体开裂与纤维-基体剪切损伤互相关联并存为主，其二是没板宽方向的损伤类型则主要以基体开裂为主。45 铺层所对应的损伤类型则以纤维断裂与基体开裂互相诱发为主。 4 5 铺层所对应的损伤类型则主要以纤维断裂为主，并沿板宽方向出现部分基体开裂。
（4）在疲劳加载过程中，采用干涉配合的连接件挤压接触区域较大，而且接触应力分布均匀；而未采用干涉配合的连接件挤压区域较小，而且接触应力梯度大；这使得在应力集中区域更容易发生疲劳破坏。所以采用干涉配合的连接件疲劳寿命较大。
参 考 文 献
[1] 汪裕炳, 张全纯. 复合材料的结构连接. 北京, 国防工业出版社, 1992: III, 8~14
[2] 杨乃宾, 章怡宁. 复合材料飞机结构设计. 北京, 航空工业出版社, 2002: 1~9
[3] 中国航空研究院. 复合材料连接手册[M]. 北京: 航空工业出版社, 1994
[4] L.J Hart-Smith. Adhesive-bonded double-lap joints: NASA/CR-1973-112235, NASALangleyResearch Centres, Hampton Virginia. 1973
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代写优秀工程专业论文篇四
第一章绪论
1.1引言
1.1.1课题研究背景
汽车工业论文范文发展一百多年来，由内燃机汽车造成的能源短缺和环境污染等问题日益严重，随着全世界能源的日益紧缺以及人类对环境保护意识的逐渐增强，传统的内燃机汽车正逐渐受到新能源汽车的挑战。21世纪的电动汽车是一种清洁的、高效且可持续发展的新能源汽车。上世纪全球多次石油短缺危机，以及2008年席卷全球的高油价风暴的爆发，使得全世界各大汽车公司前所未有地重视和研发各种类型的新能源汽车，对新能源汽车的开发投入大量的人力与资金。目前，无论从环境方面还是从能源角度考虑，现代电动汽车都是未来汽车工业不二的选择，它不仅可实现零排放或极低排放，而且其使用的电源更是一种可靠的可再生能源，从而就可以解决能源短缺及环境污染等问题。因此，电动汽车技术将成为未来汽车产业发展与应用的新潮流和趋势[1]。在多样化的电动汽车驱动形式中，多轮独立驱动成为电动汽车驱动系统研宄的一个独特方向和热点。电动汽车的多轮独立驱动形式，就是多个独立控制的电机分别驱动汽车的多个车轮，简化了机械传动环节，通过上层控制器直接控制各驱动电机的转速或转矩，实现转向差速和转矩协调等控制功能。因此，多轮独立驱动方式相比传统单电机驱动，具有简化底盘结构、提高传动效率、增强控制性能等多方面技术优势。多轮独立驱动电动汽车行车的安全性、稳定性和动力性依赖于一个稳定、可靠、高效的整车控制系统。整车控制系统是多轮独立驱动电动汽车的核心和基础，负责实现各驱动电机的转矩可控，负责车辆信息的采集，负责整车控制策略的实施等。这其中，转向电子差速控制、转矩协调控制等控制策略研究是整车控制系统研究中最核心的部分。在这种研究背景下，针对多轮独立驱动电动汽车的驱动力控制系统研究的重要性也就不言而喻了。
1.1.2课题研究意义
多轮独立驱动电动汽车由于自身在结构和控制方面的特点，使其具有广泛的应用和发展前景。相比于传统的单电机驱动电动汽车，多轮独立驱动电动汽车拥有很多优点。
(1)便于实现车辆轻量化。传统的单电机驱动电动汽车由单个电机驱动多个车轮转动，整个传动系统中包含了变速器、机械差速机构和传动轴等部件，传动效率低。而多轮独立驱动电动汽车采用独立电机直接驱动车轮转动，取消了变速器、差速器等部件，使传动系统得到了简化，传动效率得到提高，同时也减少了一部分精密机械部件的使用，降低生产成本。
(2)便于实现精确的车辆动力学控制。传统的电动汽车驱动力控制系统和制动力控制系统由于液压管路、机械传递结构等部件，系统响应的实时性不足，ABS、TCS等控制系统有5{M00ms的时间延迟，这限制了车辆控制系统性能的提高。多轮独立驱动电动汽车车轮驱动力的控制由单独的电机和电机控制器完成，每个驱动轮转矩可以实现精确、独立地控制，具有较好的响应特性、较高的响应精度和较快的响应速度[3]。
(3)便于实现合理的驱动转矩分配。在传统的电动汽车上，单电机所产生的驱动转矩传递到各驱动轮，之间经过了动力传动机构以及机械差速装置，机械差速机构对驱动轮转矩的分配属于平均方式，当左右轮路况不一致时，就会出现车轮打滑，破坏轮速的协调。多轮独立驱动电动汽车各个驱动轮的转矩在其额定的范围内可以任意调节，因此可以根据车辆当前的行驶状态釆用不同的驱动转矩分配方式。通过电子差速和转矩协调控制，使车辆在不同行驶工况下，都能实现驱动轮转矩的合理分配，从而最大程度地提高车辆的主动安全性。
第二章两轮独立驱动电动汽车驱动力控制策略研究
遵循多轮独立驱动电动汽车开发的V模型流程，首先进行多轮独立驱动电动汽车的驱动力控制策略研究。驱动力控制系统的设计需要满足各个车轮驱动转矩独立、实时可控的要求，实现在直行、转向等工况下车辆驱动状态的控制。本文针对前轮驱动的众泰某车型的实验平台车，进行两轮独立驱动的驱动力控制策略研究。根据两轮独立驱动电动汽车驱动力控制所要实现的功能，在充分吸收和借鉴国内外现有研究成果的基础上,提出了两轮独立驱动电动汽车驱动力控制系统的综合控制策略。驱动力综合控制系统集成了基于Achemann转向模型的电子差速控制和分层次转矩协调控制，根据车辆行驶的不同工况，选择最优驱动控制。
2.1驱动力综合控制策略
两轮独立驱动电动汽车驱动力综合控制策略集成了电子差速和转矩协调两种控制。电子差速控制基于Ackermann-Jeantand转向模型，结构简单，响应快，适合于低速下的转向行驶；转矩协调控制采用分层控制体系，上层设计动力学控制目标，中层基于模糊逻辑制定横摆力矩，下层实行驱动力分配，能够保证汽车高速行驶时的转向稳定性。驱动力综合控制策略根据车辆的实际运行状态选择最优的控制方式，如图2-1所示。当车辆低速转向时，系统采用电子差速控制；当车辆在高速状态下行驶时，系统采用转矩协调控制。两种控制方式可以根据车速进行切换，从而起到综合控制的作用，提高车辆的转向机动性和行驶稳定性。
2.2电子差速控制策略
两轮独立驱动电动汽车电子差速控制策略米用Ackermann-Jeantand转向模型。电子差速控制策略根据车辆的行驶状态，估算出车辆的行驶轨迹，通过计算内外侧车轮的转矩差值来分配左前轮和右前轮的驱动力矩。因此，首先需要建立车辆的Ackermann-Jeantand转向模型，根据驾驶员的方向盘输入转角车辆反馈车速V和动力学模型的自身参数，算出内外侧驱动轮的转矩差值Ar，然后根据驾驶员的期望驱动力矩7；分配内外侧车轮的驱动转矩，使得内外侧车轮产生不同的车速，从而实现了电子差速的功能。电子差速控制策略的结构如图2-2所示。
第三章多轮独立驱动电动汽车驱动力......... 34
3.1整车动力学仿真平台........ 34
3.2无刷直流电机模型........ 38
3.2.1无刷直流电机数学模型........ 39
3.22无刷直流电机仿真分析........ 41
3.3电子差速控制仿真测试........ 44
3.4转矩协调控制仿真测试........ 49
3.5驱动力综合控制系统仿真测试........ 55
3.6本章小结........ 56
第四章快速控制原型设计........ 58
4.1快速控制原型总体设计........ 58
4.1.1快速控制原型概述........ 58
4.12总体功能设计........ 59
4.2快速控制原型虚拟控制器........ 60
4.3快速控制原型实际控制对象........ 66
4.3.1台架总体设计........ 66
4.32电驱动系统........ 67
4.33传感器系统........ 70
4.3.4其他部件........ 71
4.4本章小结........ 73
第五章总结舰望......... 75
5.1工作总结........ 75
5.2不足与展望........ 76
结论
本文从全新开发电动汽车控制系统的角度出发，针对两轮独立前驱电动汽车，遵循控制系统开发模型，进行了驱动力综合控制策略设计、软件在环测试、快速控制原型建立、轮毂电机试验台架搭建，探讨了电动汽车专用控制系统全新开发流程。本文的工作总结分以下几个方面：
(1)总结了国内外多轮独立驱动电动汽车的研究现状。尤其是对驱动力控制系统的研究方法进行了梳理和归纳，按照电子差速控制技术和横摆力矩控制技术两个方面进行分析整理，为本文控制策略的研究奠定基础。
(2)提出了集成电子差速控制和转矩协调控制的两轮独立驱动电动汽车驱动力综合控制策略。低速转向时实施电子差速控制，高速转向和直线行驶时实施转矩协调控制。电子差速控制基于Ackermann-Jeantand转向模型进行驱动转矩分配；转矩协调控制采用分层控制体系，目标设计层计算稳定性动力学参数，横摆力矩制定层制定车辆所需的横摆力矩,再由驱动力分配层合理分配各驱动轮的转矩。
(3)对驱动力综合控制系统进行了软件在环仿真测试。基于CarSim软件和MATLAB/Simulink对整车系统、无刷直流电机、驱动力控制系统进行建模，形成了电动汽车整车动力学仿真分析平台。通过CarSim-MATLAB/Simulink联合仿真，在多种工况下对电子差速控制和转矩协调控制进行软件在环仿真，验证了驱动力综合控制系统的有效性和正确性。
(4)建立了多轮独立驱动电动汽车驱动力控制系统的快速控制原型。采用Compact RIO系统作为快速控制原型的虚拟控制器，根据电子差速控制策略设计了 C-RIO FPGA模块和实时系统。通过Compact RIO系统的虚拟控制器对实际的驱动电机进行控制。
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代写优秀工程专业论文篇五
第 1 章 绪论
1.1 研究意义
国家“十二五”规划中也把发展新能源汽车作为了规划的重点，《节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020 年）》[1]中指出：发展节能与新能源汽车是降低汽车燃料消耗量，缓解燃油供求矛盾，减少尾气排放，改善大气环境，促进汽车产业技术进步和优化升级的重要举措。汽车产业是国民经济的重要支柱产业，在国民经济和社会发展中发挥着重要作用。随着我国经济持续快速发展和城镇化进程加速推进，今后较长一段时期汽车需求量仍将保持增长势头，由此带来的能源紧张和环境污染问题将更加突出。加快培育和发展节能汽车与新能源汽车，既是有效缓解能源和环境压力，推动汽车产业可持续发展的紧迫任务，也是加快汽车产业转型升级、培育新的经济增长点和国际竞争优势的战略举措[1]。规划要求，到 2015 年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量力争达到 50 万辆，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至 6.9 升/百公里，节能型乘用车燃料消耗量降至 5.9 升/百公里以下。到 2020 年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达 200 万辆、累计产销量超过 500 万辆，燃料电池汽车、车用氢能源产业与国际同步发展；当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至 5.0 升/百公里，节能型乘用车燃料消耗量降至 4.5 升/百公里以下；商用车新车燃料消耗量接近国际先进水平[1]。对于这样的产业目标，对于纯电动车开发的关键在于电池技术，因此在此阶段电池技术的突破成为新能源汽车能否达标的关键；而由于电池技术的限制电动车续驶里程短也是群众不买单的主要原因。插电式混合动力汽车由于其特殊的能量分配结构，动力源的控制较传统的混合动力系统更为复杂，除了充电设施的完善外，能量管理策略成为其研究的关键。
1.2 混合动力电动汽车能量管理策略研究现状
混合动力汽车配置有不少于两种的车载动力源，使两种动力源之间能够协调的运行，才可以充分地利用这些动力源的不同特性，使两者都能够工作在各自的最佳工作区域内，而避免工作在低效率的工作范围内，这样就必须有合理的整车能量管理策略加以控制协调。混合动力汽车能量管理策略是在满足整车动力性和其他一些基本性能的前提下，根据总成各部件的性能以及运行工况，尽量将各部件的运行参数控制在合理区域或经济高效区域，来达到提高经济性和减少排放的目标。早期的能量管理策略大多是简单的基于速度的能量管理策略[2]，即将车速作为控制依据。当车速低于设定值时，电动机单独驱动车辆；当车速高于设定值时，发动机单独驱动车辆；但当车辆负荷大时，两者同时工作，驱动车辆。由于该方法比较简单，在混合动力汽车研究领域得到了广泛的应用，Advisor 中的能量管理策略基本模型也是用这种方法。但是其控制变量少、动态响应差，经济性也不能达到最好，整体控制效率低。目前并联式混合动力汽车的能量管理策略一般是基于转矩的控制，基本分为两类：基于规则的能量管理策略和基于优化的能量管理策略，主要分类如图 1.1[3]所示。
第 2 章 汽车运行工况的马尔可夫性分析
汽车运行工况既是车辆研发的基础数据，又是排放检测的重要试验条件。虽然工况设计方法多种多样，然而人们对车辆运行工况的本质一直以来缺少明确的认识。多年来学者已经认识到运行工况是随机过程，但是，却不能像随机振动一样，单纯用频谱来分析。由于缺乏对其本质的认识，一般借鉴优化方法进行工况设计，设计思路多是分割，聚类，提取和组合优化等，都是从空间的角度直接“拆解”行驶信息。这种工程化的设计方法忽略了其本质属性，虽然能满足使用需要，但算法复杂，计算量大。近年来，诸多学者开始运用马尔可夫链的方法设计运行工况[56]，虽并未系统论证其本质属性，但结果均证实了该方法比优化方法更便捷有效。Jie Lin[57]在其博士论文中详细阐述了用马尔可夫链的方法设计运行工况。荷兰 EdwinTazelaar[58]等人，根据运行工况的特性进行了工况设计，将其当做随机过程，交通情况视为白噪声，运用频谱分析和统计方法对设计工况进行评价。国内高校也用马尔可夫链方法设计了不同城市的运行工况[59][60]。国内外学者均发现了运行工况的随机性这一特点，但为什么可以运用马尔可夫链来设计运行工况，汽车运行工况到底属于哪一种随机过程，目前还没有学者探明。随机过程包括正交增量过程，独立增量过程、马尔可夫过程、正态过程（维纳过程）和平稳过程等。本文提出汽车运行工况是一个马尔可夫过程，这不仅揭示了运行工况的本质属性，同时也为运行工况的设计提供了理论支持。
第 3 章 汽车运行工况预测方法研究 ........25
3.1 马尔可夫链蒙特卡洛模拟....25
3.2 基于 MCMC 的汽车运行工况预测.....28
3.2.1 构建汽车运行工况的马尔可夫链模型 .......28
3.2.2 运用 MCMC 方法预测汽车运行工况.........31
3.2.3 时间尺度对汽车运行工况预测的影响分析 .....33
3.3 本章小结 ........44
第 4 章 汽车运行工况的多尺度预测....45
4.1 多尺度预测融合方法 ......45
4.1.1 多尺度预测融合结果分析 .........45
4.1.2 多尺度预测融合方法的实时性分析 .....50
4.2 加入权重的多尺度预测优化方法....51
4.2.1 加入权重的数据融合方法 .........51
4.2.2 加入权重的多尺度预测融合方法 .........57
4.3 多尺度预测融合方法的实际运行工况验证......63
4.4 本章小结 ........70
第 5 章 全文总结及展望 ....71
5.1 全文研究内容总结 ....71
5.2 研究展望 ........72
结论
混合动力汽车的能量管理策略是混合动力汽车节能的关键，而目前混合动力汽车能量管理策略的工况适应性差，使得混合动力汽车在实际使用中节能效果不明显。为提高能量管理策略的工况适应性，要摆脱依据固定工况设计能量管理策略的方法，根据实际工况实时修正能量管理策略。本文针对这个问题研究了面向混合动力汽车能量管理策略的汽车运行工况多尺度预测方法。本文首先构建了汽车运行工况预测模型，通过标准工况的不同尺度的预测结果，发现不同尺度对于汽车运行工况预测的准确度不同，并且在不同部分各有优势。因此提出研究汽车运行工况多尺度预测方法的必要性。并研究了加入权重的多尺度预测优化方法，充分提高了运行工况预测的准确度，同时可以满足实时性要求。本文主要完成了以下研究工作：
(1) 首先分析了国内外混合动力汽车能量管理策略的研究现状，发现目前混合动力汽车能量管理策略存在的问题，并提出了面向混合动力汽车能量管理策略的汽车运行工况预测方法研究的必要性。
(2) 运用奇异摄动理论、汽车动力学和汽车跟驰模型，证明了汽车运行工况具有马尔可夫性，是一个马尔可夫过程。本文运用奇异摄动理论、汽车动力学和汽车跟驰模型，对乘用车运行工况进行了理论分析，证明了汽车运行工况具有马尔可夫性，是一个马尔可夫过程；并通过对 FTP、UDDS 及长春市乘用车运行工况数据的相关性分析，从客观上说明了汽车运行工况在小尺度内满足马尔可夫性。
(3) 运用马尔可夫链蒙特卡洛模拟方法构建了汽车运行工况的预测模型。本文建立了汽车运行工况的马尔可夫链模型，并运用马尔可夫蒙特卡洛模拟方法进行了汽车运行工况预测。通过用 ECE 和 FTP 标准工况分别作为历史运行工况数据，采用了 1s 尺度和 5s 尺度分别预测未来不同时间的汽车运行工况。根据不同尺度的预测结果与真实运行工况的偏差对比，发现不同尺度对运行工况的预测的准确度不同，为汽车运行工况的多尺度预测方法提供了数据分析基础。
(4) 提出并研究了汽车运行工况的多尺度预测融合方法和加入权重的多尺度预测优化方法。首先，提出了汽车运行工况的多尺度预测融合的方法，通过多尺度预测融合结果和两种单一尺度的预测结果偏差的相比，证明了多尺度预测方法的有效性。然后，提出了加入权重的多尺度预测的优化方法。根据马尔可夫链蒙特卡洛模拟的特点，距离当前状态时间越近的预测值就越准确。根据这一性质，本文按照随着预测值与当前真实值的时间距离的增加权重系数降低的原则，和随着预测样本数量的增多置信等级多的不同原则来计算带置信等级的线性权重系数。对加入权重系数的预测结果数据融合，从融合后数据结果偏差对比发现，加入权重的数据融合方法可以有效的改善预测结果的准确度，预测偏差结果大幅降低，可以起到优化的效果。
最后，对加入权重融合后的各尺度预测结果，进行多尺度预测融合。为了验证加入权重的多尺度预测融合方法的有效性，本文将加入权重的多尺度预测融合结果偏差同单一尺度直接预测结果、无权重的多尺度预测融合结果及加入权重的单一尺度预测融合结果的偏差进行对比。结果表明，虽然加入权重的单一尺度预测融合结果可以有效的优化预测结果，但是仍然有单尺度预测的缺陷，即未来预测时间的不同导致预测准确度的不稳定；但加入权重的多尺度预测融合方法可以保证预测结果始终为次优或最优结果，而且预测结果相对稳定，不会随着预测时间的变化产生较大的改变，有效地改善了预测结果的准确度。
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