连续减速带激励下非线性车辆的混沌振动分析

"非线性车辆在连续减速带激励下的混沌振动，刘飞，梁山，朱勤，熊庆宇，孙永胜，中国科技论文在线，高等学校博士学科点专项科研基金，非线性振动分析，非线性控制理论，数值仿真" 文章详细内容： 在车辆行驶过程中，遇到连续减速带时，可能导致车辆系统出现复杂的非线性振动，甚至产生混沌行为。为了深入理解这一现象，刘飞、梁山等研究人员构建了一个具有恒定振幅和可变频率的正弦-梯形波耦合减速带激励模型。这种模型能够更真实地模拟车辆在实际道路环境中遇到连续减速带时所受的激励。 他们采用的是2自由度1/4车辆模型，这是一种简化但常用的车辆动力学模型，可以有效地研究悬架系统的动态响应。在该模型中，连续减速带的影响被表示为一种周期性变化的地面扰动，这种扰动以正弦-梯形波的形式耦合，模拟了减速带的物理特性。 通过数值仿真方法，研究人员对模型进行了分析，包括分叉图、相位图、Poincaré截面图和功率谱图等工具的运用。这些图形是研究混沌振动的重要手段，它们可以帮助识别系统中的不稳定性和复杂动态行为。分叉图揭示了系统参数变化时动态行为的演变，相位图展示了系统状态变量之间的关系，Poincaré截面图则用于捕捉系统在特定条件下的循环行为，而功率谱图则能揭示系统振动频率的分布情况。 通过这些分析，研究者得出了导致车辆模型发生混沌振动的激励频率范围。混沌振动通常出现在系统参数的特定区域，当车辆通过连续减速带时，如果激励频率落入这个范围，就可能导致车辆悬架系统进入混沌状态，表现为振动的无规则性和不可预测性。 这项研究对于车辆悬架设计和道路安全有重要的意义。了解并控制这种混沌振动，可以优化车辆的舒适性和稳定性，同时也有助于设计出更有效的减震策略，减少因连续减速带引起的车辆损害和乘客不适。此外，对于非线性控制理论的发展，尤其是如何抑制或避免混沌行为，也提供了新的研究视角。 这篇论文通过深入探讨非线性车辆模型在连续减速带激励下的混沌振动，揭示了混沌现象的产生机制，并提出了可能的控制策略，对于提高车辆行驶性能和道路工程设计具有实践指导价值。