主動減振
關注創建者：周超-源海博創 創建時間：2017-04-10
主動減振的實例教程
為了實現滿足各種道路條件下車輛動力學性能要求的車輛設計，現代的底盤系統具有越來越多的主動/半主動控制元件。在主動底盤系統中，懸架使用車載控制系統控制車輪相對于車身的垂向運動，這與被動懸架不同，后者的運動完全由路面和固定的懸架參數決定。半主動懸架系統是折中的情況，可以通過實時控制從系統中去除能量。
（半）主動控制車輛系統的CAE方法必須包含控制器和物理系統的聯合仿真。由于計算出的道路載荷受控制系統的影響，因此聯合仿真對于準確獲取載荷十分重要。
本研究中模擬的車輛系統包含半主動減振器。相關的控制方案如圖1所示。在模擬控制系統中，輸入的是車輛參數，例如加速度、懸架高度、速度等，輸出為電流。然后將此電流反饋到Adams的減振器UDE，與阻尼器速度一起計算阻尼力。
圖1 : 半主動減振器控制系統架構
沃爾沃利用高度自動化的流程來進行仿真作業。基于Excel的設置用于準備仿真作業、在遠程集群上執行并對結果進行后處理。過程涉及一個基于Excel的界面，用于Adams的批量處理。這個腳本化的批量處理過程用于運行多個不同事件和聯合仿真。在Adams中，存在幾種連接軟件的方法，Adams支持FMI標準，能夠導入導出FMU并進行聯合仿真。
此外，Adams支持使用植入文件在FMI框架之外進行聯合仿真。Adans與Matlab聯合仿真過程中，可以將Adams作為植入模型，這種方法需要Adams Control模塊，生成.m文件和.acf文件。求解器通過存儲通道或TCP/IP接收并執行命令，來運行仿真并傳達車輛狀態。
此工作流程存在一些限制，即使是開放標準（例如FMI）也無法解決。無法指定導出模型的目標機器，因為文件生成時不知道計算節點。此外，由于知識產權問題，控制系統的開發并不能完全提供給沃爾沃，因此無法將其編譯為FMU。
展開 以下為12佳入圍作品，趕緊來Pick ，選出您心中的【最佳實踐案例】：
多學科聯合仿真技術在電動伺服系統中的應用
洛陽光電技術發展中心伺服系統所 張昆峰
某型航空產品齒輪箱殼體拓撲優化
航空工業南京機電 馬俊升
噴嘴設計和噴霧應用中的CFD仿真
斯普瑞噴霧系統上海有限公司 沈娟
基于自適應差分進化算法的高性能圓極化天線聯合優化設計
西安電子科技大學天線與微波技術國家重點實驗室 張依軒
基于Maxwell的EMI濾波器中器件間互感耦合仿真
美的中央研究院 呂繼方
老裝備撞上新浪潮-基于ANSYSworbench的游梁式抽油機結構優化改進
大慶石油管理局有限公司裝備制造分公司抽油機制造分公司 王德威
X型半主動減振器動態雙向流固耦合特性研究
KCC中國有限公司 伍魏明
引射裝置優化設計
中國航發紅林 周探洲
集成導航、2G/3G/4G LTE通信以及WLAN功能的鯊魚鰭式車載天線
西安電子科技大學天線與微波技術國家重點實驗室 艾壯 李鎮寧 楊萬年 王鵬 田超
ANSYS FLUENT在煤加氫氣化工藝開發中的應用
新奧科技發展有限公司 聶永廣
77GHz 車載毫米波陣列天線設計
電子信息系統仿真設計安徽省重點實驗室
張忠祥博士、張量
高性能輕量化SIW縫隙陣列天線的設計與實現
中國電子科技集團公司第十四研究所 劉蕓
點擊我選出你心中的最佳案例！
展開 前言
自動調節及不間斷減振控制系統（Continuous Damping Control，CDC）是一種能夠自動識別道路狀況及不間斷調節的減振控制系統。具備該系統的汽車能夠實時根據車身形式狀態對懸掛的軟硬進行調節：中低速在城市道路行駛時，CDC可以降低懸掛阻尼的強度，保證車輛行駛的平穩性并提升駕乘舒適性；高速行駛或轉向時，CDC可以瞬時提升懸掛阻尼的強度，從而加強車身穩定性，減小過彎側傾；緊急制動時，CDC還可以通過提升懸掛阻尼強度來控制車身前傾姿態并縮短剎車距離。
CDC減振器實現主動減振功能的基礎在于合適的設計以及良好的控制策略。因此在設計過程中需要不斷地調試，但實車測試成本高昂，費時費力。而通過海克斯康工業軟件旗下的多體動力學仿真軟件Adams，可輕松實現整車在不同行駛工況下的仿真分析，從而縮短開發周期，提高工作效率。同時，智能實時仿真平臺ODYSSEE能夠基于CDC減振器仿真模型或實測數據，快速構建CDC減振器機器學習模型，并應用于Adams整車仿真分析中，從而幫助工程師更加高效地完成CDC減振器的設計工作。
CDC機器學習模型搭建
基于實際的CDC系統測試數據或設計數據，工程師可以在ODYSSEE中輕松構建其機器學習模型，從而實現對新輸入參數下的響應進行快速預測。
展開 同時集成了半主動減振系統以及結構健康監測（SHM）系統，可監測FRPs結構狀態，量化運行負荷，以提高車輛安全性，并根據實際使用情況確定其維護周期。
纖維增強聚合物基復合材料（FRPs）在高負載懸掛組件中具有巨大的輕量化潛力，當通過功能集成增加了單個部件的復雜性時，整個系統的綜合成本和重量也有所降低。集成SHM系統可以監測高負荷下纖維增強聚合物結構的狀態。因此，可以根據使用情況安排維護，同時增加車輛和乘客安全。FRP控制臂的循環測試顯示，該部件能承受較高載荷下的較高循環次數。該控制臂的成功開發也說明了高負載懸架部件材料可以由傳統的金屬材料被高性能復合材料替代。
福特開發碳纖維復合材料轉向節，實現減重50% 福特（Ford）、華威制造集團（WMG）、汽車科技公司（Autotech）和GRM咨詢公司（GRM Consulting）共同開發出了一款用于C級車輛的復合式后懸架轉向節。新的后懸架轉向節采用獨特的碳纖維配置和定制的制造工藝相結合，與目前的鋼構件相比，重量減少了50%。
材料方面，針對傳統SMC材料固化時間長，機械性能差的缺點，研究人員將單/雙軸預浸料與SMC相結合，提升了材料強度，滿足了汽車制造的耐久性、NVH等目標。
工藝方面，研究人員開發了一種能夠大批量生產高強度、剛性和復雜形狀的懸架轉向節的模壓成型技術，整個成型周期不到5分鐘。
目前這一零件的設計已經完成，正在進行零件的制造試驗，以早日實現大規模量產。
蔚來ES6正式發布，新能源碳纖維汽車進入新時代 據報道，2018年12月15日，蔚來汽車第二款量產車型--蔚來ES6正式發布。最新ES6采用了碳纖維車身結構，并且車輛后端關鍵部件都采用了碳纖維制作。創新地將碳纖維后地板嵌入到全鋁車身中，較鋁合金減重30%以上。
展開 從支持新的主動減振功能的軟件，到能夠在封閉殼體內提高速度和扭矩性能的關節動力總成系統，我們都進行了重新設計。我們把在制造和銷售50,000多個協作式機器人的過程中獲得的豐富經驗和知識，全部應用于創建UR有史以來最出色、最強大的協作式機器人。”
UR20是Universal Robot首款新一代機型，與早期機型相比，其零件減少了50 %，并且連接結構更加耐用
涉及多物理域的系統需要多物理場仿真
協作式機器人和機器人是相對復雜且高度耦合的多物理場系統。因此，Taber表示，Ansys多物理場仿真是UR仿真功能的重要組成部分。
除了針對疲勞、剛度和重量優化結構組件之外，Ansys工具還使UR能夠了解模型之外的情況。
Taber表示：“僅基于單個物理場的仿真很難做出準確的系統級預測，正因為如此，我們相信Ansys多物理場仿真使我們能夠在開發流程中，比以前更早地對新設計開展系統級評估。
因此，我們將不必像現在這這種程度地依賴實物測試。這不僅可以減少搭建實物原型機的數量，更有趣的是，它可以使我們快速測試新設計，執行虛擬測試，并創建更快的設計迭代。”
UR最早開始使用Ansys仿真是在2018年，當大多數制造商在COVID-19疫情期間面臨供應鏈問題時，這項工作就變得更有價值。
展開 
主動減振的最新內容
CDC減振器實現主動減振功能的基礎在于合適的設計以及良好的控制策略。因此在設計過程中需要不斷地調試，但實車測試成本高昂，費時費力。而通過海克斯康工業軟件旗下的多體動力學仿真軟件Adams，可輕松實現整車在不同行駛工況下的仿真分析，從而縮短開發周期，提高工作效率。
從支持新的主動減振功能的軟件，到能夠在封閉殼體內提高速度和扭矩性能的關節動力總成系統，我們都進行了重新設計。我們把在制造和銷售50,000多個協作式機器人的過程中獲得的豐富經驗和知識，全部應用于創建UR有史以來最出色、最強大的協作式機器人。”
傳遞途徑上的減振降噪設計則包含BELL-427上采用的主減液彈隔振技術、EC-725上采用的結構響應主動減振技術等，另外對艙內聲學環境進行吸聲、隔聲等改進設計也是有效的被動降噪手段。有源消音降噪和主動結構聲振控制則是目前比較先進的艙內主動降噪技術，有源消音降噪利用次聲場抵消源聲場，該技術可降低某型機艙內噪聲28dB，而主動結構聲振控制則是通過控制振動達到抑制噪聲的目的。
本研究中模擬的車輛系統包含半主動減振器。相關的控制方案如圖1所示。在模擬控制系統中，輸入的是車輛參數，例如加速度、懸架高度、速度等，輸出為電流。然后將此電流反饋到Adams的減振器UDE，與阻尼器速度一起計算阻尼力。
圖1 : 半主動減振器控制系統架構
沃爾沃利用高度自動化的流程來進行仿真作業。
同時集成了半主動減振系統以及結構健康監測（SHM）系統，可監測FRPs結構狀態，量化運行負荷，以提高車輛安全性，并根據實際使用情況確定其維護周期。
纖維增強聚合物基復合材料（FRPs）在高負載懸掛組件中具有巨大的輕量化潛力，當通過功能集成增加了單個部件的復雜性時，整個系統的綜合成本和重量也有所降低。集成SHM系統可以監測高負荷下纖維增強聚合物結構的狀態。
然而最近的研究表明控制率的算法中應增加噪聲水平作為目標函數，否則在主動控制減振同時噪聲也許會增加。 對于主減速器的降噪可以在主減速機匣的支撐桿采用主動控制技術，形成主動支撐桿或智能支撐桿，以有效消減齒輪產生的嚙合噪聲，并且能適應直升機工作條件變化所帶來的旋翼轉速的變化。 直升機艙內還可以采用揚聲器作為控制器的主動消聲系統。
X型半主動減振器動態雙向流固耦合特性研究
KCC中國有限公司 伍魏明
獲獎理由：在此案例中，基于Workbench
基于自適應差分進化算法的高性能圓極化天線聯合優化設計
西安電子科技大學天線與微波技術國家重點實驗室 張依軒
基于Maxwell的EMI濾波器中器件間互感耦合仿真
美的中央研究院 呂繼方
老裝備撞上新浪潮-基于ANSYSworbench的游梁式抽油機結構優化改進
大慶石油管理局有限公司裝備制造分公司抽油機制造分公司 王德威
X型半主動減振器動態雙向流固耦合特性研究
