动力传动系统（精选12篇）
动力传动系统 篇1
1 混合动力汽车动力系统工况匹配法概述
混合动力汽车与常规的汽车动力系统存在很大差异,能够将多种动力供应形式相互结合,这种混合动力系统能够节省汽车的油品损耗,并使用清洁能源逐渐的替代油品使用,节省能源的同时也可以解决污染排放的问题。工况法能够将汽车发动机部分的能源使用情况进行对比,按照汽车设计阶段所应用的能源对比检测情况来进行,更深入地对混合动力汽车的动力系统进行评估,包括能源损耗情况,运行使用后的排放情况,通过这种对比可以更深入地了解到在基层中是否存在需要进一步完善的内容,并在混合动力汽车设计阶段采取框架优化的方法来进一步解决。工况匹配法包含了众多的检测内容,例如混合动力汽车在不同荷载情况下的瞬时动力情况,是混合动力汽车发生的重要基础。
2 理论匹配法
2.1 单动力装置车辆动力系统匹配
该种动力系统匹配方法,是根据常用的技术性方法来进行的,会确定混合动力汽车明确的使用需求标准,并在此基础上进行更深入地控制研究,将所得到的参数带入到计算公式中,最终得到与汽车动力标准相匹配的动力系统参数体系[1]。P在公式中会代表混合动力汽车行驶期间的总功率,分别包含了汽车正常行驶、载重行驶以及爬坡行驶时对动力系统的要求,并将各项动力参数分别求出后相加求和,判断在单动力装置车辆设计时,混合动力系统需要满足的使用需求。行驶期间还会产生一部分能源损耗,会通过Paux来进行表示,损耗主要是由空气摩擦导致,因此在计算时可以考虑空气所带来的阻力,将其作为计算期间的具体参数。
2.2 双动力装置车辆动力系统匹配
双动力装置中,由主动力系统与辅助动力系统共同组合而成,正常形式时主动力系统会导通,并向汽车行驶提供动力。但遇到突发情况时,例如在爬坡阶段,需要配合更高的动力系统支持,此时辅助装置会自动导通并提供足够的瞬时动能,达到理想的使用效果,这样混合动力汽车在任何路况上都能够确保稳定行驶,不会影响到使用安全。具体的计算公式如下所示:
其中Ps表示在稳定状态下汽车行驶消耗的功率,也就是混合动力汽车主动力系统的功率情况,将常规形式的功率损耗与风力阻碍带来的损耗功率相加,便能够对主动力系统有完善地了解。PT是瞬时状态下辅助动力系统在短时间内导通并提供动能时的系统参数变化情况,对其进行计算需要将总功率减去公式1中计算得到的稳态动力系统匹配参数。最终所得到的结果中已经去除了阻碍带来的能量损耗,因此能够直接应用在系统参数配合方面,使得汽车的混合动力系统设计能够得到更好地配合。
3 工况匹配法的应用
在混合动力汽车中应用这种研究方法,首先要对基础部分的参数进行全面了解,观察车辆在进行动力系统设计时,是否存在需要进一步完善的内容,将所得到的计算结果与试验所得到的参数进行对比,这样可以在短时间内判断混合动力汽车的动力系统设计是否达到了车辆使用安全规定标准。计算车辆在不同状态下的发动力动力提供参数情况,在此基础上进行全面地参数对比分析,通过这种方法可以帮助技术人员明确在设计理念中需要进一步完善的内容,并促进管理计划在现场得到更好地落实应用。
混合动力汽车中,电能是常用的能源之一,通过电池来将电能存储在其中,与传统的汽车动力提供形式相比较,增加了很多的新内容,也能够更好地适应使用期间需要继续深入完善的内容,包括对电池蓄电能力标准的选择,是否在形式期间可以达到预期的节能指标,以及在系统中是否存在排放污染物质超标的情况[2]。混合动力汽车在我国正处于研发推广的状态,设计阶段也是十分严谨的,任何一项参数对比误差问题,都有可能会影响到系统功能的正常实现,最终造成严重的质量安全隐患问题,导致混合动力汽车不能在汽车行业中迅速地推广。开展工况匹配法来对汽车的综合指标进行评价是十分有效的,能够帮助继续深入地提升使用安全性。
4 结束语
综上所述,工况匹配法兼顾了目标工况和动力性指标对动力系统的要求,既能有效减小发动机的尺寸,又具有良好的节油效果。工况匹配法不仅适合以国内典型城市公交循环为目标工况的混合动力汽车的动力系统匹配,而且也适合以其他单个循环或多个循环为目标工况的混合动力车辆的动力系统匹配,所以对混合动力车辆动力系统的设计和研究具有一定的现实意义。
摘要：在混合动力汽车中,应用工况匹配法来对汽车的行驶情况进行深入研究,有助于实现更理想的动力系统优化设计计划,为汽车投入使用后提供安全保障。文章重点针对混合动力汽车中开展动力系统工况匹配法的具体形式进行介绍,从理论计算与实践应用需要注意的内容来进行。
关键词：混合动力汽车,动力系统,工况匹配
参考文献
[1]季新杰,李声晋,方宗德.单轴并联式混合动力汽车动力系统参数匹配的研究[J].汽车工程,2011,33(3):188-193+202.
[2]莫愁,陈吉清,兰凤崇.四驱混合动力汽车动力系统匹配与控制策略研究[J].汽车工程学报,2013,3(3):199-204.
动力传动系统 篇2
速率（R）变量只在一个时段才有意义。
b.决策者最为关注和需要输出的要素一般被处理成L变量。
c.在反馈控制回路中，两个L变量或两个R变量不能直接相连。d.为降低系统的阶次，应尽可能减少回路中L变量的个数。
故在实际系统描述中，辅助（A）变量在数量上一般是较多的。
P1 我们在上次课共同学习了系统动力学方法特点和基本原理，了解了系统动力学方法首先通过建立系统的因果关系图，将因果关系图转化为其结构模型——流（程）图，进而使用DYNAMO仿真语言对真实系统进行仿真。所以我们说它是一种定性和定量相结合的分析方法。
P2 上节课我们讲到商店库存模型的分析，系统要素界定为商店和工厂，又由于我们要研究的库存量是一个与时间有关的要素（随时间的变化关系），所以我们还必须把商店销售、商店订货，工厂生产过程的各个环节考虑在我们的系统中。
P3 如图所示，是商品库存问题的因果关系图。图中有两个反馈回路：第一个，我们要考察的商品库存量，它的多少对商店订货产生影响，商店订货到了工厂以后，工厂会根据自己的“未供订货量”来预定自己的产量、调整它的生产能力、进行产品生产，产品生产出来后送到商店仓库，使得商店库存增加（也即库存量发生变化），库存量的变化又会引起商店订货量变化„„，这是一个负的反馈回路；第二个，工厂生产出产品，供货给商店的同时，又会引起“工厂未供订货”的减少，也是一个负的反馈回路。还有一个关系要说明，商店的销售会对商店的库存和商店的订货量产生作用。
P4 下面我们进行将这个因果关系图转化为我们的结构模型——流（程）图。从刚才的分析，显然商店库存是我们最关注和要考察的量，我们将它定为水准变量，记为L2；商店订货是人们的决策过程，它在一个时间段内订货量的多少，决定了工厂未供订货的大小，即它为一个速率变量，记为R1；工厂未供订货量是一个可以定义在任意时刻的量，我们把它定义为水准变量，记为L1；预定产量和生产能力都对工厂生产产品速率产生影响，很容易理解工厂生产是个速率变量，即为R2；对于预定产量和生产能力，我们可以将它定义为辅助变量，分别即为A1、A2；商品销售过程，是引起商店库存量变化的量，我们把它定义为速率变量，记为R3。
P5 绘制出流（程）图如图所示。R1商店订货控制L1工厂未供订货量的变化速度，R2工厂生产决定了L1（未供）向L2（库存）转化的速度，R3商品销售决定了商品库存减少的速度。A1是预定产量，受未完成的供货量和期望完成未供订货时间的影响，（我们认为，订货肯定不是一次，可能随着时间的推移还会有订货，期望完成未供订货时间越长，可能就会来更多订单，这样我们就必须考虑期望完成未供订货时间来定我们的产量）。为完成预定产量，必须调整生产，决定几天内将预定产量生产完成，我们又定义了常量调整生产时间D2，这样A1和D2共同决定了工厂生产能力A2。生产能力的大小决定了生产速率的大小。
产品销售是如何影响产品订货呢？这两个都是速率变量，为了便于分析，我们引入平均销售量辅助变量，即S1，这样我们就可以方便的说，销售速率影响平均销售量，平均销售量决定了订货速率，同样，订货也不可能过于频繁，我们更希望一个相对固定的时间（比如3天定一次货），这就是D3商店的订货平滑时间；同样，商店库存对于商店的订货的影响，我们引入期望库存Y和库存差额S2。
P6 这样，我们就通过绘制的流程图，实现了对现实问题定性分析。接下来我们进入定量分析阶段。DYNAMO仿真根据系统流图，将各个要素之间的关系用数学方程的方法表示出来，再仿真采用逐步（step by step）仿真方法，得到该系统随时间变化的动态行为。即，取一个时刻，得到系统各要素状态，经过一个时间间隔，考虑每个要素的变化以及相互影响，又得到一组数据„„这样一直下去就可以得到我们的仿真结果了。
P7 仿真的时间步长记为DT，一般取值为0.1~0.5倍的模型最小时间常数。P8 DYNAMO方程。
L水准方程：表示现在的水准量=过去水准量+时间*水准变量变化的速度。
BIRTH.JK表示总的出生人口数速率。
R决策方程：比如，商店订货量=（现有产品量、期望库存与产品销售速率）的函数。这也体现出他是一个决策过程，所以叫决策方程。如何决策决定了函数是什么形式，从而进一步影响水准变量变化速率。
A辅助方程：比如，库存差额=期望库存-现有产品量。N初值方程：比如，初始人口总量POP=10000人。C常数方程：比如，人口自然增长率。
DYNAMO还定义了一些函数，如表函数、延迟函数、逻辑函数等等，方便我们建立方程。
P9 将流图和DYNAMO方程输入计算机，就可以得到仿真结果。看三个例子。
（二）一级负反馈回路。这里我们假定：决策每次订货量为库存差额的1/5。
动力传动系统 篇3
关键词：船舶 电力推进 动力定位
动力定位（DP）是指不用抛锚，而由船载计算机自动控制推进器来保持船舶或浮动平台位置的技术。定点控制、航迹控制、循线控制、跟踪控制等都属于动力定位范畴。
动力定位技术是一项跨学科的船舶综合控制技术，具有作业海域范围广，机动性好等突出的技术优势，被广泛应用于海洋矿石钻探采样、海底安装作业、钻井勘探作业、海工吊装、潜水支持、油井维修和改装、油田守护供应、海底管线敷设、水下机器人（ROV）跟踪、沉船勘探打捞和清除、挖泥船作业、海洋科考等作业，是开发海洋资源，建设海洋经济不可或缺的设备。
1 船舶动力定位系统的原理和组成
动力定位系统是一个闭环调节系统，其基本原理是：使用精密、先进的仪器来测定船
舶或平台因风、浪、流作用而发生的位移和方向变化，通过计算机等自动控制系统对信息进行实时处理、计算，并自动控制若干个不同方向的推进器的推力大小和力矩，使船舶或平台回复到原有的位置。
动力定位系统包括动力系统、推进器系统、动力定位控制系统和测量系统，图1是DP系统的组成方框图。
动力系统是指给整个动力定位系统提供电力，并负责电源的分配和管理。一般的船舶电站可兼作动力系统，但应满足一些特殊要求。包括发电机和原动机，主配电板，功率管理系统和不间断电源UPS。
推进器系统包括主推进器、舵、侧推，全回转推进器、推进器控制器等等，它是动力定位系统的执行部分，常用电动机或柴油机驱动推进器。主推进装置可兼作动力定位系统的推力器，在船舶进入动力定位运作模式时，由动力定位系统的控制器进行控制。为提高定位能力，主推进装置可设计为全回转推进器，例如Z型推进，SSP推进等。各推力器的工作组合应产生横向、纵向推力及回转力矩。
动力定位控制系统包括控制器和测量系统。控制器是动力定位系统总的控制部分，一般采用计算机控制的方法。测量系统包括位置参照系统、电罗经、风向风速仪、倾角仪等，将船舶的船位、艏向、纵倾横倾角等船舶状态，以及风向、风力、流速等环境条件，输入到控制器中。控制器对测量系统提供的数据进行分析和运算，并给出推力器的控制指令。对动力定位系统的故障进行检测及报警，显示系统的工作状态。
2 船舶动力定位执行机构即电力推进系统的特点
电力推进作为船舶的新型推进动力，发动机与螺旋桨之间无任何机械联系，仅在发电机与推进电动机之间有电气连接，是船舶推进系统的创新，体现了“绿色航运”、“绿色船舶”环保节能理念，深受世界航运与船舶领域的青睐。
与传统的由发动机-传动轴-螺旋桨组成的机械式船舶推进系统相比，电力推进系统具有下列的优点：
1.经济性好：发动机以恒转速、最佳负荷运转，推进效率和运行效率高。机械设备总量减少，节约了维修保养费。与同功率机械推进系统相比，可减少油耗10%～15%，航速可提高0.5节以上。
2.性能提升：操纵控制方便，起动加速性好，换向时间短，制动快，正反车速度切换快，可极大地提高船舶的操纵性，发挥出最佳的使用技术性能和战术技术性能。
3.生命力强：柴油机推进的船舶，一旦发动机重要部件或舵机、轴系出现故障时往往导致瘫船。而电力推进系统使用多台发动机，具备足够的安全冗余，在个别机组发生故障时不致丧失动力。
4.节省空间：重量轻，体积小，改善了机舱布置，使动力装置安排更加合理，提高了有效舱容率。
5.环保：燃油燃烧质量好，燃烧产物中的氮氧化物含量少，有利于船舶控制环境污染。
6.实现自控：有利于进行计算机网络管理，有助于实现系统的自动化控制，全面提升船舶信息化、智能化、自动化水准。
7.优化机舱：机械噪声大幅度下降，振动减少，工作区整洁，减少废气排放，环境质量得到改善。维修工作量大幅减少，可减少人员编制。
但电力推进系统也具有不足之处：
1）电力推进装置本身成本较高，增加约25%。
2.）能量损失。
3 动力定位系统的各种试验（主要指动力系统部分）
为了确保船舶电力推进动力定位的正确实施，必须根据船级社的要求，进行各种试验，主要有：
3.1.系泊试验
1）动力系统系泊试验的各组成部分，如发电机，发电机原动机，主配电板等，应满足船舶建造检验的一般要求。另外还应进行下列检验：发电机组一台发电机组不投入运行，并联运行其他发电机组，逐个启动几台功率较大的推力器电动机。启动期间引起的电压降不超过15%。
动力系统中的发电机的台数和容量：（a）在起动推力器的电动机时，尤其是在一台发电机不能工作时，起动期间引起的主汇流排上的瞬态电压变化不应超过额定电压﹣15%。（b）如果安装的推力器的总功率超过了所配置的发电机的总功率，则应采取连锁或推力限制措施来防止动力装置的超载。（c）在选择发电机的台数和类型时，应考虑可能在DP推力器操作中出现的高电抗负载。
2）动力管理系统
（1）进行发电机的自动并联及自动解列试验。动力管理系统应能在运行的发电机负荷较重时，自动启动备用发电机投入电网，即自动并联。并在运行的发电机负荷较轻时，自动切断一台发电机的供电并停止其原动机的运转，即自动解列。建议自动并联可设置在单台发电机的输出功率的大约85%时进行。自动解列可设置在单台发电机的输出功率低于额定功率的大约30%时进行。
（2） 系统的各个重负荷均应进行重负荷询问试验。在其启动前应向动力管理系统发出询问信号，动力管理系统根据运行发电机的功率裕量发出允许启动指令。否则要在启动备用发电机后再发指令。当整个动力系统的功率裕量都不足以启动负载时，则禁止启动，这就是负载询问（或称大功率询问、重载询问）。
（3） 试验高电力负荷报警功能。当总的电力负载超过运转中发电机总容量的预定百分比时，应发出报警。报警的设定值应在运转容量50%至100%之间可调，该报警的设定值可设于自动并联时的功率百分比之上。
（4） 推力器负载自动调整功能的试验。运行发电机负荷超过100%时，推力器应降低功率运行。在发电机输出功率超过设定值时，验证推力器进行自动降速。
（5）注意动力定位系统控制器与动力管理系统的协调。
3）配电板
（1 ）检查主配电板汇流排的分段及其连接，对于DP-3附加标志，每一汇流排要以A-60进行分隔，在每个分隔内均应设有断路器连接。
（2） 在DP控制中心，应设置连接显示器，显示发电机的在线功率储备，即在线发电机的容量与输出功率的差。对于分段式汇流排，则每一分段要设置这种指示器。
4） 不间断电源UPS：每一个动力定位计算机系统必须提供不间断电源UPS，以确保在任何动力故障下不会影响一台以上的计算机。不间断电源电池的容量需支持至少30分钟的操作。
3.2 航行试验
动力定位系统的航行试验要根据船舶实际情况与设计部门及船厂商定。联合操纵杆模式的动力定位系统可进行航迹控制，可采用保持艏向和保持船位的旋转试验其有效性及控制精度。
自动模式的试验动力定位系统是根据人工输入的艏向和船位自动定位并加以保持。
注意：在整个系统进行操作时，至少有连续2小时的气候条件达到一定水平，即使推力器上的平均载荷达到50%或更高。当环境条件无法达到上述要求时，可推迟到适当场合下作为一个特殊的试验来进行。
3. 3 故障模式与影响分析试验FMEA
IMO（国际海事组织）将动力定位按冗余度分为0级、1级、2级和3级。对应于IMO的动力定位冗余级别划分及配置要求，各船级社的定义和规定也略有差别，具体可参见各船级社规定。
对2级和3级冗余度动力定位系统，各船级社需要检验“故障模式效果分析”（FMEA）。.针对动力定位系统本身，和具体船配各系统进行模拟故障试验。验证单一的设备或系统（包括任一套动力定位系统）发生故障时，不会影响或者说是不会中断整个动力定位系统的操作，保证该船不会丧失动力定位能力，即体现整个动力定位系统的冗余度。
参考文献
[1]DP OPERATOR`S HANDBOOK by Captain David Bray FNI Published by The Nautical institute 2011
[2]动力定位检验指南. 中国船级社 2002
[3]6000 HP 平台供应船动力定位系统简介. 谢家纯. 船舶设计通讯， 第1期， 2006年6月
[4]船舶电气工程.主编： 马伟明、张晓锋、焦侬、邹孟奇、李杰仁、周平、陆嘉明.中国电力出版社
动力传动系统 篇4
串联型混合动力公交客车多能源系统各部件参数设计原则:要在满足汽车动力性能要求的前提下,从降低整车燃油消耗和排放,并减少发动机、发电机、电动机和动力电池组的重量及成本等方面综合确定。表1为动力系统设计的初始参数。
1. 发动机功率的确定
串联型混合动力公交客车的发动机功率可根据满足汽车最高车速的行驶要求所确定。按满足汽车最高车速75km/h的行驶要求计算发动机功率,即
式中,eP为发动机功率,kW;um为最高车速,km/h;g为重力加速度,m/s2。计算得发动机功率eP=114 kW。最终确定某款柴油发动机,功率为117 kW,图2为该发动机的万有特性图。
根据发动机万有特性图可作出最低油耗曲线,发动机将被控制在该曲线上一个较最低油耗区域工作,此时发动机可被控制的最大功率eP_ctl为107kw(1700rpm,600N.m)。
3. 发电机特性的确定
发电机输入功率一般应能传递发动机最大功率,本设计方案将发电机的额定输入功率取为能传递发动机被控制运行的最大功率
为可靠起见,取Pg_in=110kW。
发电机在恒转矩区应能传递发动机的最大转矩,根据发动机万有特性图,发动机最大转矩为600N.m,因此发电机额定转矩为
为可靠起见,取Tg_in=575N.m
发电机最高转速应满足发动机的实际最高转速。
发电机的额定输出功率为
圆整为gP-out=100kW
因发电机与发动机同轴布置并联合工作,故发电机的最高效率的转速区要与发动机的相同,尤其在(1300～1700)rpm的常用转速区。
4. 电动机特性和减速器速比的确定
本设计中主减速器速比是已确定的,因此减速齿轮的速比大小应能满足汽车的最高车速要求
式中nnmax为电动机的最大转速,r/min。
为了将减速比设计得大一点以减少电动机峰值转矩,因而可相应减少电动机电流,故最好选用高速电动机,但目前国内的永磁无刷直流电动机在高转速区的恒功率控制比较难,且高速轴承价格较高,因此取电动机连续运行时的最大转速nmmax=5000rpm,因此取ig=1.927。
电动机扩大恒功率区系数(电动机最高转速与额定转速之比)一般在2.5～5范围内,本设计取为2.5,因此电动机连续运行时的额定转速为
电动机连续运行的额定功率应能满足汽车最高车速行驶要求,即
计算得Pmr=79kW,为了能使汽车在一般的沥青或混凝路面上也具有较高的行驶车速,取
计算得Tmr=405N.m
电动机短时间运行的峰值功率应满足短时间运行的最大爬坡度和加速性能要求。
短时间运行的最大爬坡度要求所需要的电动机峰值转矩为
计算得Tmmax=1265N.m
汽车原地起步加速到ua的加速时间t如式(10)、(11)。
当ua≤umr时,
当ua>umr时,
式中,umr为电动机短时间运行的基速nmmr所对应的车速,km/h。
电动机短时间运行的基速选为nmmr=944rpm,因此电动机的峰值功率为
将nmmr、Pmmax值代入式(10)、(11),经编程计算得到0～50 km/h的加速时间t=20.7s,满足加速要求。
5. 蓄电池组参数的确定
5.1 蓄电池峰值功率
蓄电池的峰值功率应满足加速性能要求和短时间最大爬坡的要求。混合动力汽车加速时可以采用以下两种方式:(1)按汽车纯电驱动运行的加速来确定蓄电池的峰值功率,此时发动机关闭,因此蓄电池峰值功率比较大。(2)按发动机-发电机和蓄电池同时向电动机供电的方法实现加速,这样确定蓄电池峰值功率比较小。本设计中的混合动力公交客车为可外接充电式,即插电式混合动力公交客车。考虑到插电式混合动力公交客车的蓄电池容量比普通的混合动力公交客车大,一次加速(如0-50km/h)过程使蓄电池的荷电状态SOC下降较少,且为了避免在汽车起步加速时开启发动机,使发动机处于油耗和排放都较差的动态运行工况,因此原地起步加速时不启动发动机,而采用蓄电池-电动机的纯电驱动运行来加速,则蓄电池放电模式下的输出功率按电动机峰值功率计算
将该输出功率与附件电驱动系统所消耗的功率相加,得蓄电池需要的峰值功率165kW。
5.3 蓄电池容量
考虑到可利用夜间电网对蓄电池组充电,由于夜间电力价格便宜,因此如果将蓄电池组容量设计得大些,可以降低汽车运行的实际能量消耗费用,大大提高了汽车的经济性。但蓄电池组容量过大会导致蓄电池组重量过大,成本增加过多。最终确定了某款锂离子动力电池,标称容量为Q=100A.h,总电压E=516.8v。蓄电池SOC由100%降低到30%为止,汽车满载按30km/h匀速行驶的纯电机行驶里程为
计算得纯电机行驶里程43km。
串联型混合动力公交客车多能源动力系统各部件的设计参数见表3。
6. 结论
本文对串联型混合动力公交客车动力系统的设计依据及方法进行了分析,结合实际设计过程中的经验,将串联型混合动力公交客车当前存在的瓶颈归纳如下:
1)车用发电机产品不成熟。通过与多家电机厂家沟通,现有的发电机产品多用于静态环境,抗震性差,且噪音大,体积大,质量重,并不适合用于汽车;
2)整车空间结构布置比较紧张。与传统车相比较,串联式混合动力客车增加了两个功率较大的电机和一组大容量的动力电池,对于后驱的公交客车,后悬需放置发动机、发电机、电动机以及减速器,而这些受到后悬尺寸的限制,使得后悬空间布置紧张;
3)整车重量增加较多,且成本较高。由于需要两个大功率的电机以及大容量的动力电池组使得串联型混合动力客车重量增加较多,大大降低了客车的载客能力。成本上来看,电池组的价格居高不下,而串联型混合动力客车又对电池组容量要求较高,所以造成整车成本偏高。
参考文献
[1]余志生.汽车理论[M].第三版.北京:机械工业出版社,2004.
系统动力学（自己总结） 篇5
1.系统动力学的发展
系统动力学（简称SD—system
dynamics）的出现于1956年，创始人为美国麻省理工学院的福瑞斯特教授。系统动力学是福瑞斯特教授于1958年为分析生产管理及库存管理等企业问题而提出的系统仿真方法，最初叫工业动态学。是一门分析研究信息反馈系统的学科，也是一门认识系统问题和解决系统问题的交叉综合学科。从系统方法论来说：系统动力学是结构的方法、功能的方法和历史的方法的统一。它基于系统论，吸收了控制论、信息论的精髓，是一门综合自然科学和社会科学的横向学科。
系统动力学的发展过程大致可分为三个阶段：
1）系统动力学的诞生—20世纪50-60年代
由于SD这种方法早期研究对象是以企业为中心的工业系统，初名也就叫工业动力学。这阶段主要是以福雷斯特教授在哈佛商业评论发表的《工业动力学》作为奠基之作，之后他又讲述了系统动力学的方法论和原理，系统产生动态行为的基本原理。后来，以福雷斯特教授对城市的兴衰问题进行深入的研究，提出了城市模型。
2）系统动力学发展成熟—20世纪70-80
这阶段主要的标准性成果是系统动力学世界模型与美国国家模型的研究成功。这两个模型的研究成功地解决了困扰经济学界长波问题，因此吸引了世界范围内学者的关注，促进它在世界范围内的传播与发展,确立了在社会经济问题研究中的学科地位。
3）系统动力学广泛运用与传播—20世纪90年代-至今
在这一阶段，SD在世界范围内得到广泛的传播,其应用范围更广泛,并且获得新的发展.系统动力学正加强与控制理论、系统科学、突变理论、耗散结构与分叉、结构稳定性分析、灵敏度分析、统计分析、参数估计、最优化技术应用、类属结构研究、专家系统等方面的联系。许多学者纷纷采用系统动力学方法来研究各自的社会经济问题，涉及到经济、能源、交通、环境、生态、生物、医学、工业、城市等广泛的领域。
2．系统动力学的原理
系统动力学是一门分析研究信息反馈系统的学科。它是系统科学中的一个分支，是跨越自然科学和社会科学的横向学科。系统动力学基于系统论，吸收控制论、信息论的精髓，是一门认识系统问题和解决系统问题交叉、综合性的新学科。
从系统方法论来说，系统动力学的方法是结构方法、功能方法和历史方法的统一。
系统动力学是在系统论的基础上发展起来的，因此它包含着系统论的思想。系统动力学是以系统的结构决定着系统行为前提条件而展开研究的。它认为存在系统内的众多变量在它们相互作用的反馈环里有因果联系。反馈之间有系统的相互联系，构成了该系统的结构，而正是这个结构成为系统行为的根本性决定因素。
人们在求解问题时都是想获得较优的解决方案，能够得到较优的结果。所以系统动力学解决问题的过程实质上也是寻优过程，来获得较优的系统功能。系统动力学强调系统的结构并从系统结构角度来分析系统的功能和行为，系统的结构决定了系统的行为。因此系统动力学是通过寻找系统的较优结构，来获得较优的系统行为。
系统动力学把系统看成一个具有多重信息因果反馈机制。因此系统动力学在经过剖析系统，获得深刻、丰富的信息之后建立起系统的因果关系反馈图，之后再转变为系统流图，建立系统动力学模型。最后通过仿真语言和仿真软件对系统动力学模型进行计算机模拟，来完成对真实系统的结构进行仿真。通过上述过程完成了对系统结构的仿真，接下来就要寻找较优的系统结构。
寻找较优的系统结构被称作为政策分析或优化，包括参数优化、结构优化、边界优化。参数优化就是通过改变其中几个比较敏感参数来改变系统结构来寻找较优的系统行为。结构优化是指主要增加或减少模型中的水平变量、速率变量来改变系统结构来获得较优的系统行为。边界优化是指系统边界及边界条件发生变化时引起系统结构变化来获得较优的系统行为。系统动力学就是通过计算机仿真技术来对系统结构进行仿真，寻找系统的较优结构，以求得较优的系统行为。
总结：系统动力学把系统的行为模式看成是由系统内部的信息反馈机制决定的。通过建立系统动力学模型，利用DYNAMO仿真语言和Vensim软件在计算机上实现对真实系统的仿真，可以研究系统的结构、功能和行为之间的动态关系，以便寻求较优的系统结构和功能。
2.系统动力学的基本概念
①系统：一个由相互区别、相互作用的各部分(即单元或要素)有机地联结在一起，为同一目的完成某种功能的集合体。
②反馈：系统内同一单元或同一子块其输出与输入间的关系。对整个系统而言，“反馈”则指系统输出与来自外部环境的输入的关系。
③反馈系统：反馈系统就是包含有反馈环节与其作用的系统。它要受系统本身的历史行为的影响，把历史行为的后果回授给系统本身，以影响未来的行为。如库存订货控制系统。
④反馈回路：反馈回路就是由一系列的因果与相互作用链组成的闭合回路或者说是由信息与动作构成的闭合路径。
⑤因果回路图(CLD):表示系统反馈结构的重要工具，因果图包含多个变量，变量之间由标出因果关系的箭头所连接。变量是由因果链所联系，因果链由箭头所表示。
⑥因果链极性：每条因果链都具有极性，或者为正(+)或者为负（—）。极性是指当箭尾端变量变化时，箭头端变量会如何变化。极性为正是指两个变量的变化趋势相同，极性为负指两个变量的变化趋势相反。
⑦反馈回路的极性：反馈回路的极性取决于回路中各因果链符号。回路极性也分为正反馈和负反馈，正反馈回路的作用是使回路中变量的偏离增强，而负反馈回路则力图控制回路的变量趋于稳定。
⑧确定回路极性的方法
§
若反馈回路包含偶数个负的因果链，则其极性为正；
§
若反馈回路包含奇数个负的因果链，则其极性为负。
⑨系统流图：表示反馈回路中的各水平变量和各速率变量相互联系形式及反馈系统中各回路之间互连关系的图示模型。
水平变量：也被称作状态变量或流量，代表事物(包括物质和非物质的)的积累。其数值大小是表示某一系统变量在某一特定时刻的状况。可以说是系统过去累积的结果，它是流入率与流出率的净差额。它必须由速率变量的作用才能由某一个数值状态改变另一数值状态。
速率变量：又称变化率，随着时间的推移，使水平变量的值增加或减少。速率变量表示某个水平变量变化的快慢。
⑩水平变量和速率变量的符号标识：
§
水平变量用矩形表示，具体符号中应包括有描述输入与输出流速率的流线、变量名称等。
§
速率变量用阀门符号表示，应包括变量名称、速率变量控制的流的流线和其所依赖的信息输入量。
系统动力学一个突出的优点在于它能处理高阶次、非线性、多重反馈复杂时变系统的问题。
高阶次：系统阶数在四阶或五阶以上者称为高阶次系统。典
型的社会一经济系统的系统动力学模型阶数则约在十至数百之间。如美国国家模型的阶数在两百以上。
多重回路：复杂系统内部相互作用的回路数目一般在三个或四个以上。诸回路中通常存在一个或一个以上起主导作用的回路，称为主回路。主回路的性质主要地决定了系统内部反馈结构的性质及其相应的系统动态行为的特性，而且，主回路并非固定不变，它们往在在诸回路之间随时间而转移，结果导致变化多端的系统动态行为。
非线性：线性指量与量之间按比例、成直线的关系，在空间和时间上代表规则和光滑的运动；而非线性则指不按比例、不成直线的关系，代表不规则的运动和突变。线性关系是互不相干的独立关系，而非线性则是相互作用，而正是这种相互作用，使得整体不再是简单地等于部分之和，而可能出现不同于“线性叠加”的增益或亏损。实际生活中的过程与系统几乎毫无例外地带有非线性的特征。正是这些非线性关系的耦合导致主回路转移，系统表现出多变的动态行为。
3.系统动力学的分析步骤
①
问题的识别。
②
确定系统边界，即系统分析涉及的对象和范围。
③
建立因果关系图和流图。
④
写出系统动力学方程。
⑤
进行仿真试验和计算等（Vensim软件）。
⑥
比较与评价、政策分析——寻找最优的系统行为
系统动力学过程图
4.相关理解
系统动力学对问题的理解，是基于系统行为与内在机制间的相互紧密的依赖关系，并且透过数学模型的建立与操弄的过程而获得的，逐步发掘出产生变化形态的因、果关系，系统动力学称之为结构。所谓结构是指一组环环相扣的行动或决策规则所构成的网络，例如指导组织成员每日行动与决策的一组相互关联的准则、惯例或政策，这一组结构决定了组织行为的特性。构成系统动力学模式结构的主要元件包含下列几项，“流”(flow)、“积量”(level)、“率量”
(rate)、“辅助变量”(auxiliary)
(Forrester,1961)。
系统动力学将组织中的运作，以六种流来加以表示，包括订单(order)流、人员(people)流、钱(money)流、设备(equipment)流、物料流
(material)与资讯(information)流，这六种流归纳了组织运作所包含的基本结构。积量表示真实世界中，可随时间递移而累积或减少的事物，其中包含可见的，如存货水平、人员数；与不可见的，如认知负荷的水平或压力等，它代表了某一时点，环境变量的状态，是模式中资讯的来源；率量表示某一个积量，在单位时间内量的变化速率，它可以是单纯地表示增加、减少或是净增加率，是资讯处理与转换成行动的地方；辅助变量在模式中有三种涵意，资讯处理的中间过程、参数值、模式的输入测试函数。其中，前两种涵意都可视为率量变量的一部分。
系统动力学的建模基本单位－资讯回馈环路结构的基本组成是资讯回馈环路(information
feedback
loops)。环路是由现况、目标以及现况(积量)与目标间差距所产生的调节行动(率量)所构成的，环路行为的特性在消弭目标与现况间的差距，例如存货的调节环路。除了目标追寻的负环外，还有一种具有自我增强(self-reinforced)的正回馈环路，即因果彼此相互增强的影响关系，系统的行为则是环路间彼此力量消长的过程。但除此之外结构还须包括时间滞延(time
动力传动系统 篇6
中学生正处在身心发展的重要时期，随着生理、心理的发育，社会阅历的扩展及思维方式的变化，特别是面对社会竞争的压力，他们在学习、生活、人际交往、升学就业和自我意识等方面，会出现各种各样的心理或行为问题，严重影响身心健康成长。为此，我们秉持“以人为本，让学生成长的过程都精彩”的理念，每学期建构不同的虚拟班级，开启生命动力团体成长系统，为学生健康成长导航。
一、编制课程
我们确定该虚拟班级的课程为团体体验课程，每班共进行团体辅导6天，48个学时。课程的编制以最新的心理学理论和技术为支撑，综合影响学生成长的各方面因素，充分发挥团体动力和体验的作用，将人本主义心理学、认知行为疗法、精神分析理论、NLP技术、教练技术、心理剧、组织系统排列、催眠、表达性艺术治疗、萨提亚等心理技术有机融合，通过一个个游戏和训练活动，激发学生内在的动力，促使学生全面成长。该课程去年被评为“潍坊市活动育人精品课程”。
课程主要特色：
引导情绪：通过暖身活动的选择与使用，营造温暖、融洽的气氛，建立信任关系，使团队中的人体验积极、快乐的情绪。
运用媒体：运用音乐、绘画等媒体，增加、催化课程效果，寓教于乐、寓教于情，达到润物细无声的效果。
循序渐进：以心理感应和转化规律为依据，安排活动次序，保证整体效果的衔接。
催化互动：团体辅导在团体动力中激荡、感染心灵，正向心理动力相互影响与交融，带动学生成长。
鼓励分享：学生的参与以及彼此的分享与回馈，使团体辅导的效果得以和生活经验联结，深化辅导效果。
引发领悟：在参与中引发学生的领悟，开启改变与成长的契机。
促成行动：鼓励学生即席或在日常生活采取行动和演练成果，是确保团体辅导方案实施效果的重要步骤。
彼此回馈：提供师生之间、学生与学生之间的回馈机会，强化方案成果。
心理学研究发现，阅读的信息，我们能记住10%；听到的信息，我们能记住20%；但亲身体验过的事情，我们却能记得80%！
体验式课程没有说服教育，没有深奥艰涩的书本理论，而是通过导师精心设计的丰富多彩的活动，引导学生体验、参与、表达、思考、觉察、领悟、运用。学习、生活中遇到的许多问题，在这里都能找到答案，每一个真实的身心体验，经导师的引导，都可能使学生思路豁然开朗，得到成长。
二、选拔学员
在全校范围内印发《生命动力团体成长班征求意见书》，说明成立虚拟班的意义和要求，让学生自愿报名并对自己的情况进行描述，专家和成长导师根据报名学生情况，筛选出参加本次虚拟班活动的学生，并填写《寒亭一中生命动力成长班情况登记表》，作为学生成长记录档案。每学期在高一和高二分别建构一个生命动力团体成长班，每班100人左右，对部分在学习和成长过程中存在困难的学生提供团体辅导。这个班是在现有班级基础上设立的虚拟班级，配备专门的班主任，建立健全班级组织。
三、确定导师
由学校心理咨询教师和部分精选的优秀班主任担任，并聘请潍坊市各级有经验的心理咨询师跟踪指导。
四、活动内容与方法
活动内容：自尊自信与沟通交往的辅导；情绪管理与压力疏导的辅导；学习风格与方法策略的辅导；学习动机、时间管理的辅导；人生目标与生涯规划的辅导。
活动方法：确立团体活动目标；明确团体活动规则；形成活动团体。精心设计丰富多彩的活动，引导学生投入体验。及时总结反馈，进行多样性成果展示和评价。双周周末，导师针对性地对学生进行团体辅导；单周周末，班主任和学生一起进行个人总结交流，互动反馈、个别谈心疏导。
五、其他辅助性措施
在整个活动课程中，学校配备的专门人员根据导航站专家的建议，随时跟本虚拟班学生家长联系，跟学生原来班级的班主任保持沟通。保持跟生命动力团体成长班的同学交流、沟通，随时掌握他们的思想动态，了解他们的要求，并及时向成长班的导师做好汇报，确保下次辅导的针对性和有效性。为了增强辅导效果，还定期把成长班学生家长请到学校，与学生做亲子互动，并向他们展示团体辅导成果。
六、评价
评价的目的是全面考察学生的改变，激发学生潜能，以促进学生的全面发展。
（一）评价内容
1. 学生参与的态度及表现。
2. 学生参加活动取得的进步和成果。
（二）评价形式
1. 学生自评：学生自己对照参加本课程以来的变化，对自己进行评价。
2. 教师评价：导师和班主任根据学生的表现、投入程度及自我反馈信息给学生适当的评价。用档案袋等方式作简单记录。
3. 家长评价：家长对学生及本课程实施成效作出评价。
（三）评价建议
1. 不采用书面考试和考查的方式，依据平时的学生成长记录和学生完成的作业评价成果。
2. 评价以激励为主，在确定学生等级时设定“优秀、良好、合格”等次。
3. 多样性学生成果展示：既有学生的感悟、当堂作业、课后作业，又有学生发展自我鉴定书、成长报告等；既有图片、又有影像资料，形式多样。
建构“生命动力团体成长”虚拟班，开启了生命动力系统，为学生成长进行了有意义的导航探索，是一套科学的行之有效的教育形式。参加成长班的学生从一开始的被动观望到后来的主动表达，从模糊认知到正确分析自己，从目标不明到确立起正确的人生目标，让人欣喜地看到了活动的意义。这一研究表明以前我们的教育教学过程中，很多学生不是不愿意改变自己，更不是不能改变自己，而是缺乏正确的引导，缺乏科学有效的方法，缺乏和谐的育人环境和氛围。生命动力团体成长系统的开发，是我们在中学阶段采用团体心理辅导破解学生成长问题的尝试，它激活了学生内在的生命动力，使学生正确地认识自我、体验并学会了怎样正确地对待自己与他人；增强了学生的使命感和责任感，提高了他们学习的积极性和主动性；帮助学生以积极健康的心态对待人生，增强了学生学习的自信心；使他们学会了在出现心理行为问题时进行求助，避免和减少心理健康问题对他们造成的各种不利影响，从而让他们的成长过程变得更精彩。
（作者单位：山东省潍坊市寒亭区第一中学，潍坊，261100）
工程机械动力传动系统的优化配置 篇7
1. 发动机和变矩器的选配
发动机飞轮转矩和功率与飞轮转速之间的关系可用发动机外特性曲线表示(见图1)。图1中,Me为试验得到的发动机转矩;Ne表示发动机功率;ge表示燃油消耗率;Ge表示单位时间内发动机的燃油消耗量。
图2所示是变矩器的无因次特性曲线,它给出了变矩器效率η、变矩比k、泵轮扭矩系数Mbg与变矩器速比i之间的关系,据此可以确定变矩器的主要性能参数以及变矩器的高效区范围。
在液力机械传动中,发动机飞轮一般是与变矩器泵轮直接连接的,因此,发动机的输出即为变矩器泵轮的输入。将发动机的外特性曲线与变矩器泵轮扭矩曲线以同一个坐标系叠合到一起,可以看出这两组曲线间有一系列的交点,这些交点即为发动机、变矩器的共同工作点。
发动机说明书给出的外特性曲线,一般是生产厂家在发动机没有带附件的飞轮输出曲线。实际使用时,发动机不仅要带动本身的附件,还要为其他工作装置提供动力。因此,配置时需扣除发动机带动附件和其他工作装置所需的功率,使剩余的功率与变矩器的功率相匹配。要准确计算发动机带动附件所需的
功率比较困难,使用经验认为,一般应扣除发动机额定功率的10%左右。
在工程机械的工作过程中,一般认为变矩器效率大于75%以上的区域为变矩器的高效区。在图2中,在效率纵坐标为75%处画1条横线,它与效率曲线有2个交点A、B,其对应的横坐标为ia、ib。机械在正常行驶过程中,发动机一般工作在最大扭矩点和最大功率点之间,此处发动机的燃油消耗率较低。因此,较理想的匹配情况是:ia对应的泵轮扭矩曲线通过发动机最大扭矩点;ib对应的泵轮扭矩曲线通过发动机最大功率点。这样,可以保证动力传动系统在较高效率的范围内工作,不但动力性能得到改善,而且可使油耗率降低3%～5%。
2. 采用新型装置组成传动系统
工作现场实践证明,采用微粒捕集器可以有效控制发动机工作过程中烟尘微粒的排放。特别是对于速度较低和中等以下载荷的工程机械,当所选微粒捕集器的负载参数K≤4时,可以降低NOX和C0的排放量(见图3),在一定程度上可提高发动机的功率,降低油耗,改善发动机的动力性能和经济性。
近年来国内外开发了一种成套高效传动装置(如德国的“ZF-EFFI”型),它包括主变速器、辅助变速器、轮边减速器、前桥、后桥、快速圆盘制动器和离合器等,同时装有停机待装管理系统,自动控制发动机在等待作业时处于睡眠状态,使之节能减耗。整个系统采用先进的信息化、数字化技术,配有智能化控制模块。
这种智能化控制模块是提高动力传动系统效率和节能降耗的核心技术。它能根据液力偶合器或变矩器的实时工况,控制变速器的相应工作,进而通过超越离合器装置控制发动机的转速,使发动机始终处于高效工况区段内,充分有效地利用发动机功率,从而达到降耗减排、经济运行的要求。
这套传动装置可代替工程机械的常规传动系统。在同等工作条件下完成相同的作业量,发动机的油耗可减少15%～20%,排放的污染物可减少10%～15%,设备生产效率可提高35%～40%;而且操作简便舒适,工作可靠性较高,使用寿命较长。
3. 配置高效可靠的冷却系统
工程机械的发动机在工作过程中温升较高,为使其长时间处于理想工况,必须保证工作在最佳温度范围,因而必须配置适用的冷却系统。工程机械的冷却系统通常由水散热器、专用水箱、循环水泵、油冷却器、循环油泵、风扇等部件组成。冷却系统采用的传输和散发热量的流体介质有空气、冷却液、液压油和润滑油等。控制系统有温度继电器、流量继电器和压力继电器等电子控制装置。从工作原理角度分析,目前多数工程机械采用的冷却系统为“被动式”,即当机械动力传动系统的温升达到一定范围时,冷却系统执行降温运行;冷却系统的运行参数不能主动精确地控制动力传动系统的温升状态,因而冷却系统的供水量、供油量等多数不是最佳值。针对这种情况,若使冷却系统高效可靠,必须将“被动式冷却系统”转变为“管理式冷却系统”,国、内外企业主要有以下几方面经验:
(1)采用自控系统控制温度
工程机械的载荷是不断变化的,因而工作油温也不断变化;通常情况下,工作油温在40～60℃范围内比较合适。传统的冷却系统,其风扇多为恒速运转,不能按照油温变化随机调控。近年研发的由电子自控系统控制的液压变速风扇,可按照发动机冷却所需风量改变转速;配置的数字化温度继电器能够精确控制发动机的运行水温。这些智能化控制元件的引入,可以优化冷却系统的运行参数,获得调节动力和节能降耗的效果。
(2)采用稳定高效的冷却液
工程机械常用的冷却水、乙醇混合物和机油等传热流体中,含有不同数量的分散纳米微粒,进行科学地浓度组合,即可具有较高的导热率。实验证明,在传统冷却液中加入CuO纳米微粒使其体积浓度为1%,即可使导热率提高35%～40%。经测试证明,在相同耗油量工况时,发动机功率可提高5%～8%。但应注意,冷却水的pH值应在7～8范围内,氯化物含量不得大于150 mg/L。
(3)采用轻质高强度材料的元件
近年来轻合金、泡沫铝以及泡沫石墨等轻质高强度材料的产品制造技术日趋成熟。经实验,采用优质的轻质高强度材料制成的冷却水箱、风扇和泵类部件,质量小,性能好,可以提高冷却系统的效能。例如质量优良的泡沫石墨材料,其热导率可达40 W/m·K,用它制成的散热器与用传统材料制成的散热器相比,质量可减少40%～50%,体积可减小60%～70%,既有利于冷却系统的结构布局,又可节省功率和降耗减排。
4. 合理增设有效的缓冲减振装置
施工现场的坡道、急弯和临时路段较多,路面状况比较复杂,机架摆动频繁而剧烈,发动机的振动冲击严重,使其工况受到影响,加快了缸套磨损和温升速度。因而在选择发动机支承方式及附件时,应充分考虑工程机械的这一运行特点,采取有效措施,缓解不利因素。现场实践证明,工程机械发动机的支承系统应符合如下一般原则要求:
(1)采用柔性结构的支承点
为了缓解安装误差和减缓振动冲击,所有支承点必须设计成柔性结构(见图4)。在安装发动机时,某些支承位置可以进行适当调整,但不宜采用过大的螺栓孔。固定后应使缓冲块受有一定的“预压力”,以免影响支承点的支承刚度。
(2)采用柔性支承应防止碰撞
当发动机与桥架之间采用柔性支承时,必须防止位移而与相邻构件发生碰撞。在进气管、排气管、冷却水管、输油管和压缩空气管路系统中,必须装有适用的软管;防护罩、油门拉杆和操纵杆系的尺寸确定,都必须考虑发动机及附件由于振动或调节而可能产生的位置变化,以免刚性构件位移导致管路扯裂。如图5所示。
(3)柔性支承的选材
柔性支承系统的零部件性能及材质必须精心设计和选择,以保证在发动机及附件的使用寿命周期内可靠地工作,使相关连接件产生的应力和振动不超过允许值;尽量减弱机械驾驶室内的噪声级别,改善司机在工作现场操作的舒适性。
载货汽车动力传动系统的优化设计 篇8
载货汽车的动力性与燃油经济性的好坏,在很大程度上取决于发动机的性能和传动系型式及参数的选择,即取决于载货汽车动力传动系统合理匹配的程度[1]。即使一台发动机具有良好的性能,如果没有一个与之合理匹配的传动系,也不能充分发挥其性能。能与发动机合理匹配的传动系可以使发动机经常在其理想工作区附近工作,但由于问题的复杂性以及载货汽车动力性、燃油经济性之间的相互矛盾和制约,使载货汽车动力传动系统的设计改进成为十分复杂的多变量的优化问题[2]。
一载货汽车装配原传动系时动力性与燃油经济性如表1所示。
经过类比分析,发现该载货汽车存在如下问题:
1)该车的动力性指标之一的最高车速偏低,为了提高运输效率,多数车辆选择在高速公路上行驶,因此必须相应地提高;
2)如果汽车经常处于需要加速超车的工况下,原车的原地起步加速时间和超车加速时间过长,超车时汽车与被超车辆并行时间过长,很容易发生事故,使超车行驶过程十分危险;
3)原车在多循环行驶时的百公里燃油消耗量较高,为了降低燃油消耗量,需要对传动系的相关参数进行优化。
1 汽车传动系统的优化匹配
GT-DRIVE软件自带的DOE分析,是一个很好的优化分析功能模块,DOE功能模块可以一起设多个变量值,给出各个变量的变化区间及间隔,便可以对多变量自行排列组合,运算速度很快,而且可以对任何性能值,如加速时间,百公里油耗等都可以得到DOE分析结果。
1.1 DOE分析优化设计变量的确定
在发动机给定和其他条件相同的情况下,最终影响汽车动力性、燃油经济性的参数是变速器各挡传动比以及主减速器传动比。传动系参数的选择不仅应满足汽车行驶动力性要求,而且应使多数常用工况都处于发动机特性曲线的最低燃油消耗区[3]。可通过优选变速器传动比和主减速器传动比达到动力传动系统的最佳匹配。因此对于n挡变速器,优化设计变量为:
式中igk——变速器各挡传动比,(k=1,2,,n);
i0——主减速器传动比。
1.2 DOE分析约束条件的确定
1.2.1 汽车的动力性要求
1)最大爬坡度要求:汽车的最大爬坡度imax实际上就是一挡最大爬坡度,它反映汽车最大爬坡能力,约束条件为:
式中il为不同车型汽车最大爬坡度要求的下限值(%)。
2)超车加速时间要求:超车加速时间tc max表示汽车在正常状况下行驶所具有的加速能力。则超车加速时间的约束条件为:
式中th为不同车型汽车超车加速时间要求的上限值(s)。
3)最高车速要求:最高车速ua max表示汽车在水平良好路面上能够达到的最高行驶车速,约束条件为:
式中ual为不同车型汽车最高车速要求的下限值(km/h)。
1.2.2 变速器各挡的速比比值要求
变速器相邻挡位的速比比值影响着变速器的使用性能,比值过大会造成换挡困难,相邻挡位的速比比值要求如下:
式中ql—相邻速比间隔的下限值;
qh—相邻速比间隔的上限值,且有:
1.2.3 汽车的燃油经济性要求
1)等速百公里燃油消耗量要求约束条件为:
式中Qth为不同车型汽车要求的等速百公里油耗量上限值(L/100km)。
2)多工况百公里燃油消耗量要求约束条件为:
式中Qdh为不同车型汽车要求的多工况百公里油耗量上限值(L/100km)。
1.3 分析目标函数的确定
1.3.1 动力性目标函数
汽车动力性主要可用三个方面的指标来评定,即:汽车的最高车速、汽车的加速时间和汽车的最大爬坡度,这三方面的评价指标的侧重点各有不同,在本文中,以汽车由原地起步连续换挡加速到80km/h的时间为动力性目标函数,而其他两方面在约束条件中得到体现。
式中u1—加速时间计算的初始速度(m/s2);
u2—加速时间计算的结束速度(m/s2)。
1.3.2 燃油经济性目标函数
等速行驶百公里燃油消耗量是常用的一种评价指标,在本文中,以六工况试验的燃油消耗量Qd作为经济性性评价指标。
式中Q—整个行驶过程燃油消耗量之和(L);
s—整个循环的行驶距离(km)。
下面分别以整车动力性目标函数、燃油经济性目标函数以及权衡整车动力性和燃油经济性目标函数,优化出三种传动系参数选择方案,以满足对整车性能的不同需要。
2 优化设计
2.1 以动力性目标函数为主的方案一
2.1.1 约束条件
1)汽车最大爬坡度大于等于35%;
3)汽车的最大车速大于90km/h;
4)汽车的原地起步连续换挡(0~80km/h)加速时间不大于76s;
5)最高挡40km/h的等速百公里油耗量小于27L;
6)汽车的多工况百公里燃油消耗量不大于37L。
动力性优化后的传动系参数如表2所示。
2.1.2 整车性能模拟计算结果
通过对该优化方案的动力传动系统进行GT-DRIVE模拟计算得出动力性能,整车的动力性主要从爬坡性能、最大车速及加速性能来评定,如表3和表4所示。
由于各挡的速比增加,汽车的最大爬坡度相应地增加。虽然主减速比的增大,但由于设有超速挡,汽车的最高车速从96.5km/h增加为98.2km/h。
从表4得知,优化后,汽车的加速能力有了显著改观,其中原地起步连续换挡(080km/h)的加速时间降低了2.46s,降低了3.2%;直接挡(30
80km/h)超车加速时间降低了9.19s,降低了13.7%。所以由以上的模拟计算可知,汽车的动力性有了很大改善。
优化前后汽车的等速百公里燃油消耗量和多工况燃油消耗量如表5所示。
2.1.3 分析与评价
通过对比优化前后汽车的经济性计算结果,由于以动力性匹配为主,优化后,主减速比增加,使各挡的等速百公里油耗都有所增大,但改变率不大,都不超过5%;汽车的多工况燃油消耗量为36.66L/100km,比优化前增加了5.25%。
以动力性为主进行优化时,并不是代表仅仅考虑汽车的动力性去优化,而是应该在保证汽车燃油经济性并不恶化的基础上来进行的。本方案在保证原车一定燃油经济性的前提下,尽可能地增强了动力性,模拟仿真结果表明,优化效果明显。
2.2 以燃油经济性目标函数为主的方案二
2.2.1 约束条件
1)汽车最大爬坡度大于等于30%;
3)汽车的最大车速大于96.5km/h;
4)汽车的原地起步连续换挡(0~80km/h)加速时间不大于85s;
5)汽车的直接挡(30~80km/h)加速时间不大于87s;
6)最高挡40km/h的等速百公里油耗量小于22L。
动力性优化后的传动系参数如表6所示。
2.2.2 整车性能模拟计算结果
通过对该优化方案的动力传动系统进行GT-DRIVE模拟计算得出动力性能,如表7和表8所示,优化前后汽车的等速百公里燃油消耗量和多工况燃油消耗量如表9所示。
2.2.3 分析与评价
经过GT-DRIVE整车性能仿真软件的模拟计算,得出优化前后的整车主要性能指标的对比如下:
1)优化后,最高挡的40km/h的等速百公里油耗由原来的25.74L下降为21.20L,改变率达到17.64%;
2)多工况百公里燃油消耗量由优化前的34.83L下降为31.05L,改变率为10.85%;
3)汽车的最大车速优化前为96.5km/h,优化后为105km/h,有一定程度地增大;
4)优化后原地起步连续换挡(0~80km/h)时间为84.78s,优化前为76.72s,增加10.5%;
5)直接挡(30~80km/h)超车加速时间由优化前的81.42s增加为优化后的86.47s,增加6.2%;
6)汽车一挡的最大爬坡度由优化前的30.8%下降为30.2%,基本上能满足重型载货汽车的要求。
2.3 权衡动力性目标函数和燃油经济性目标函数的方案三
2.3.1 约束条件
1)汽车最大爬坡度大于等于30%;
2)汽车的最高车速不小于96.5km/h;
3)汽车的原地起步连续换挡(0~80km/h)加速时间不大于78s;
4)汽车的直接挡(30~80km/h)加速时间不大于85s;
6)最高挡40km/h的等速百公里油耗量小于
7)汽车的多工况百公里燃油消耗量小于33L。
权衡动力性目标函数和燃油经济性目标函数的传动系参数如表10所示。
2.3.2 整车性能模拟计算结果
通过对该优化方案的动力传动系统进行GT-DRIVE模拟计算得出动力性能,如表11和表12所示。优化前后汽车的等速百公里燃油消耗量和多工况燃油消耗量如表13所示。
2.3.3 分析与评价
经过GT-DRIVE整车性能仿真软件的模拟计算,得出优化前后的整车主要性能指标的对比如下:
1)优化后,最高挡的40km/h的百公里油耗由原来的25.74L下降为23.26L,改变率达到9.63%;
2)多工况百公里燃油消耗量由优化前的34.83L下降为32.35L,改变率为7.12%;
3)汽车的最大车速优化前为96.5km/h,优化后为102km/h,增加较大;
4)优化后原地起步连续换挡(0~80km/h)时间为77.79s,增加1.4%;
5)直接挡(30~80km/h)超车加速时间由优化前的81.42s增加为优化后的84.51s,增加3.8%;
6)汽车一挡的最大爬坡度由优化前的30.8%下降为30.0%,基本上能满足重型载货汽车的要求。
本次优化是在保证动力性基本不变的基础上,尽量减少汽车的行驶油耗,寻找一种权衡动力性燃油经济性的优化方案。经过模拟仿真结果可知:优化方案可以达到预期的优化效果,在保证汽车良好的动力性的基础上,最大限度地减少了汽车的行驶油耗,改善了汽车的燃油经济性。
3 三种优化匹配方案的对比与分析
由图1,图2,图3,图4可以得知,汽车整车的三种优化方案有明显的优化效果。
1)以动力性为目标优化时,在保证汽车燃油经济性并不恶化的基础上,汽车的原地起步连续换挡(0~80km/h)加速时间降低3.2%,直接挡(0~80km/h)超车加速时间减少降低13.7%,爬坡性能也有显著的提高,整车的动力性得到很大的提升;
2)以燃油经济性为目标进行优化时,在保证汽车的动力性并不恶化的基础下,汽车的最高车速提高到105km/h,最高挡的40km/h的等速百公里油耗减少17.64%,多工况百公里的油耗减少10.85%,整车的燃油经济性有明显的改善;
3)权衡动力性和燃油经济性优化时,在保证良好的整车动力性的基础上,尽可能地改善了整车的燃油经济性。优化后,整车动力性略有下降,原地起步连续换挡(0~80km/h)时间增加1.4%,直接挡(30~80km/h)超车加速时间增加3.8%;而整车各挡的等速百公里油耗均有不同程度的下降,其中最高挡的40km/h的等速百公里油耗降低9.63%,整车的多工况百公里燃油消耗量降低7.12%,整车的燃油经济性明显提升。
4 结论
通过对比分析,对于现阶段对重型载货汽车的高速化和提高燃油经济性的要求,以燃油经济性目标函数为主进行优化的匹配方案更加符合市场的需求。
参考文献
[1]余志生.汽车理论[M].机械工业出版社,2000:1-70.
[2]何仁,刘星荣,何泽.汽车动力传动系统最优匹配的研究和发展[J].江苏理工大学学报,1998,12(5):12-16.
振动在汽车动力传动系统中的研究 篇9
发动机的动力经过汽车传动系传给驱动轮的同时, 也把振动传送给了整个汽车。汽车的振动和噪声的来源之一是汽车动力传动系。弯曲振动和扭转振动除了自己的固有振动特性外还存在振动耦合。弯曲振动、扭转振动及弯-扭振动藕合, 影响车辆行驶平顺性, 影响乘坐舒适性和缩短零部件使用寿命。现代汽车正向着速度高、功率大的方向发展, 然而, 发动机震动幅度的增大是使汽车产生振动的主要原因, 因此, 探索汽车动力传动系的振动, 对改变汽车的振动和噪声具有非常重要的实际意义。
1 弯曲振动在汽车动力传动系统中的研究
产生并传递动力是汽车动力传动系的主要作用。当动力传递系统的固有振动频率与激励频率一样或相差不多时就会产生弯曲共振, 这就是动力传动系的弯曲振动。发动机的一、二阶转速是产生弯曲振动的主要激励因素。传动轴产生弯曲、止口跳动等会使传动轴的旋转平衡度和同轴度不符合要求也是引起弯曲振动的原因。
提高加工精度可以减小和消除旋转不平衡和不同轴度。汽车的动力传递过程永远会产生引起弯曲振动的激励。所以, 探索汽车动力传动系弯曲振动特性的有效措施就是建立力学模型。多自由度力学模型在[2]中被建立了, 对多自由度模型研究发现造成动力传动系弯曲振动的重要因素视发动机运动零件往复质量惯性力和传动轴的不平衡, 在大量实验中测得有关技术参数值, 并计算出了系统的固有频率和振型。隋军创建了一种新型振动力学模型, 该模型包含5个自由度, 其中就有动力总成和传动轴, 该动力模型可以计算出动力传动系统的固有振动特性和响应, 这款模型能够体现出汽车动力总成的弯曲振动车是飞轮壳损坏的主要因素。许多的计算和试验分析结论证明这种建模方法和实用性是可行的, 并且已经归纳出来确定模型阻尼、弹性和集中质量的基本原则, 能鲜有成效地分析和解决汽车动力传动系弯曲振动的问题。
汽车动力传动系弯曲振动的有效分析法之一是模态综合法, 该方法的主要思路是将动力传动系分为多个子系统, 模态分析完各子系统后, 构建了自由模态的综合方程, 通过运用约束和平衡条件将自由度简化, 最终得出一个自由度较大缩减又保持原有系统特性的运动方程, 也就是组合系统方程。
有限元分析法在汽车动力传动系的弯曲振动研究中得到人们的广泛重视, 通过使用有限元分析法不但可以获得充足的分析信息和比较准确的力学模型, 而且有利于下一步的结构优化设计分析, 并能在结构设计和改进设计的时候预测和估计其振动特性, 提出改进设计的措施。但是由于汽车动力传动系的复杂结构, 许多边界条件很难确定, 目前有限元分析法, 主要应用于发动机传动系各总成弯曲振动的分析上, 想进一步使用有限元分析法构建整个汽车动力传动系弯曲振动的模型还存在较大的难度。
2 扭转振动在汽车动力传动系统中的研究
传统的理论计算分析法是目前汽车动力传动系扭转振动特性的主要研究方法。这几年, 在数据处理技术和测试技术的飞速发展下, 扭转振动在汽车动力传动系的研究中也获得了突飞猛进的发展, 构建的模型从简单的三个自由度模型发展到复杂的多个自由度的更贴近实际的扭转振动分析模型, 所研究的激励也从过去的一个确定性激励完善到现在的多个确定性激励和若干个随机性激励。目前运用理论计算分析方法分析的动力传动系扭转振动特性大体上能够分析、处理汽车动力传动系扭转振动出现的问题。
这几年, 我国一些专业人士也试探在汽车传动系统的扭转振动研究中使用试验模态分析方法和模态综合技术, 探索在轴的扭转振特性研究中使用试验模态分析法, 并用模态分析法对发动机曲轴飞轮组进行扭转振动, 创建了系统的模态模型。并使用有限元分析法对传动系统的部件进行了模态分析, 得到了各部件的固有频率, 可是, 汽车传动系各总成的连接形式非常复杂, 其边界条件很难确定, 所以在动力传动系扭转振动研究中使用试验模态分析和模态综合技术暂时还没得到较大的进步。
3 弯-扭振动藕合在汽车动力传动系统中的研究
所谓汽车动力传动系弯-扭振动藕合, 是指其弯曲振动系统的弯曲振动和扭转振动系的扭转振动之间的相互影响。汽车动力传动系统的扭转振动有自己的固有振动特性, 弯曲振动也有自己的固有振动特性, 而且它们之间还有振动藕合情况, 伴随着对动力传动系统振动的更深一步研究, 这种弯-扭振动藕合情况对汽车振动特性的影响, 已经引起人们的关注。汽车动力传动系弯-扭振动藕合原理非常复杂。在汽车底盘的主减速器位置动力传动系的弯-扭振动形成藕合, 当主减速器主动齿轮将扭矩传到从动齿轮上的时候, 因为扭矩的反作用, 主减速器主动齿轮不仅在做旋转, 同时还做上下运动。这种情况迫使驱动桥围绕半轴作回转振动。相反的, 当驱动桥产生回旋振动的时候, 动力传动系扭转振动会加强。汽车动力传动系是一个非常复杂的振动系统, 除了承受扭转振动的同时它还受到路面、发动机等多种激励的影响, 各种不同形式的藕合在动力传动系弯-扭振动中存在, 暂时对于汽车动力传动系弯-扭振动藕合原理还需要更进一步深入研究。
4 汽车动力传动系振动研究的发展方向
今后汽车动力传动系振动研究主要集中在以下几个方面: (1) 通过对汽车动力传动系弯曲振动的研究和扭转振动的研究, 学者们更加注重汽车动力传动系统振动特性的另一个影响因素:弯-扭振动藕合情况。 (2) 建模时为了提出更有效和更新的建模方法应当考虑理论建模与试验建模技术相结合。 (3) 构建精准的弯-扭振动藕合的模型, 通过试验分析, 推导出汽车动力传动系的响应特性、激励特性和固有模态特性。 (4) 在研究动力传动系振动特性时, 要考虑汽车车辆承载系统等其他振动子系统对其振动特性的影响。
5 结束语
弯曲和扭转振动特性在汽车动力传动系上的研究已经比较成熟, 传统的理论计算、有限元分析法、试验模态分析、模态综合方法取得了综合应用, 创建的模型有一定的准确度, 通过试验分析, 可以处理一部分与动力传动系弯曲、扭转振动有关系的现实问题。弯-扭振动藕合情况在汽车动力传动系上是一个非常复杂的现象, 对弯-扭振动藕合原理分析的模型精度不高, 所以, 弯-扭振动藕合系统建模在汽车动力传动系上的应用还需进一步的研究。
摘要：汽车动力传动系统的主要振动形式包括弯曲振动和扭转振动, 现阶段研究动力传动系弯曲振动的主要方法是试验模态分析和有限元分析法。关于传动系统扭转振动方面的研究很多专家都获得了很大的成果并取得了一定的进步。但限于分析条件, 对汽车动力传动系弯-扭振动藕合的研究尚不完善。因此, 本文在研究动力传动系弯曲、扭转振动的的基础上, 开展了弯-扭振动藕合特性影响的研究。
关键词：汽车动力传动系统,弯曲振动,扭转振动,弯-扭振动藕合
参考文献
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[5]张建文, 吕振华, 郭志军.轻型客车动力总成弯曲振动控制的试验研究[J].汽车技术, 1997 (9) .
基于系统动力学的物流系统研究 篇10
关键词：系统动力学,物流系统,管理科学
0 引言
系统动力学(system dynamics),简称SD,是一种以反馈控制理论为基础,以数字计算机仿真技术为手段的研究复杂社会经济系统的定量方法。[1]由美国麻省理工学院史隆管理学院JAY W.FORRESTER教授于创立,是一种研究大系统的计算机仿真方法。系统动力学模型的一大特点是能作长期的、动态的、战略性的定量分析研究。[2]通过计算机实验的方法来研究战略与策略,因此被誉为“战略与策略实验室”。系统动力学创造至今,在人口、经济、环境、能源、教育等领域都得到了广泛应用。[3]近些年来物流业在中国得到了前所未有的发展,物流活动的一个显著特征就是系统性,通过将系统动力学应用于物流系统领域,可以较为深入地从定性和定量的角度分析物流活动的动态发展运行机制,进而对制定物流决策提供辅助和参考。有学者甚至提出了“物流系统动力学”的边缘学科概念,以阐释将系统动力学引入物流系统分析领域的可能性和必要性。
本文就是将系统动力学应用于物流系统中,尝试建立物流系统的系统动力学模型,并进行仿真,进而为物流决策提供辅助和参考。
1 模型的建立
整个供应链包括生产商、物流公司和顾客,而我们研究的是物流系统,因此将其从供应链中分离出来。站在一个物流企业的角度分析整个物流系统。一个企业取得收益是最重要的目标,而利益是收入与成本之差,对于一个物流企业的收入就是将物资配送至目的地从而取得利益;而物流企业的成本包括配送费用和仓储费用,配送费用即物流公司用汽车、飞机等交通工具将客户的货物送至目的地的费用,仓储费用即物流公司用仓库存放货物而产生的费用。
在系统分析的过程中发现,仓库数是整个物流系统中很重要的一个指标,它直接关系到物流公司的收益。随着仓库数的增多,可以缩短客户响应时间,提高客户服务水平,因此会使物流企业的周转率提高从而提高收入,对整个企业的收益起正面作用;但是从另一个方面考虑,随着仓库数量的增加使得配送费用和仓储费用都提高了,从而使成本提高,对整个企业的收益起负面作用。因此仓库数是一个重要的指标。
根据系统分析的结果我们建立起因果关系。如因果关系所示,收益与收入成正向增长,与成本成负向增长,收入与仓库数为正因果关系;配送费用和仓储费用均与成本为正因果关系,配送量与配送费用同向增长,而仓库数与配送费用和仓储费用同向增长。
增加仓库数量可缩短客户响应时间,提高客户服务水平,从而提高周转率,增加一个仓库到底能缩短多少客户响应时间,使周转率能提高多少,很难一概而论,但是在物流行业有仓库销售率这一指标,它的含义是每增加一个仓库每个月能够带来的收入有多少。而成本方面有配送成本和仓储成本,配送成本受运输费率与配送量的影响,配送量可以用单位仓库配送量与仓库数之积得到。仓储费用可以由仓储费率与仓库数之积得到。物流企业可以根据收益情况来增加或者减少仓库数量,在这里就需要引进期望销售量指标。
在构建完因果关系图并确定参数后,根据企业的实际情况和经验性物流资料数据,利用VENSIM软件建立起系统动力学流程图(如图1)。
根据资料给各参数赋值如下:
仓库销售率=12 Units:wanyuan/(N*Month)
仓储费率=2 Units:wanyuan/(N*Month)
单位仓库配送量=30 Units:ton/(N*Month
收益初始值=30 Units:wanyuan
销售调整常数=0.5 Units:Month
运输费率=0.3 Units:wanyuan/ton
接下来,应该对所建模型的正确性进行检查。检查的内容包括两方面:一是对各变量单位的检查,确定各个系统动力学方程两边的单位是否匹配;另一方面是对模型整体的测试,以确定模型能否正常运行。这一步骤由VENSIM提供的units check和check mode功能执行完成。以上所建模型通过检验。于是可以根据模型得到一组方程,如下所示:
(01)仓储费率=2 Units:wanyuan/(Month*N)
(02)仓储费用=仓储费率*仓库数Units:wanyuan/Month
(03)仓库数=INTEGER(期望销售量/仓库销售率)Units:N
(04)仓库销售率=12 Units:wanyuan/(Month*N)
(05)成本=仓储费用+配送费用Units:wanyuan/Month
(06)单位仓库配送量=30 Units:ton/(Month*N
(07)配送费用=配送量*运输费率Units:wanyuan/Month
(08)配送量=仓库数*单位仓库配送量Units:ton/Month
(09)期望销售量=收益/销售调整常数Units:wanyuan/Month
(10)收入=仓库数*仓库销售率Units:wanyuan/Month
(11)收益=INTEG(+收入-成本,30)Units:wanyuan
(12)FINAL TIME=12 Units:Month The final time for the simulation.
(13)INITIAL TIME=0 Units:Month The initial time for the simulation.
(14)销售调整常数=0.5 Units:Month
(15)运输费率=0.3 Units:wanyuan/ton
(16)SAVEPER=TIME STEP Units:Month The frequency with which output is stored.
(17)TIME STEP=1 Units:Month The time step for the simulation.
2 系统模拟及对策
2.1 基础数据
下面对根据模型对近12个月进行模拟,可以看到如表1所示的数据。
我们可以看到在既定的条件下,对仓库数量的需求不断增加。
2.2 基于模型的对策研究
仓库销售率是根据实际情况和物流资料得到的数据,我们看一下它的变化对模型的影响。将仓库销售率由原来的12 wanyuan/(N*Month)降低为11.5 wanyuan/(N*Month)将模型再次进行模拟,我们关注一下仓库数和收益的变化。
如图2,如果仓库销售率下降即出现数据不准确或者销售能力下降的情况,会导致仓库的需求数下降,这是由于销售率下降导致效益减少,进而影响到预期效益水平,使仓库需求数量减少,此时管理者应当减少仓库的租用数量。同时可以利用此模型计算出实际需要的仓库数量。再比如,此物流系统最多只能够提供20个仓库,我们可改变模型参数,对模型重新进行模拟,得到如表2所示的数据。
我们可以看到在接下来的第10个月仓库数就达到了20个,使得收益较原来有所下降,因此管理者可以根据此模拟数据提前做好对策,建设、租用更多的仓库。
3 结语
将系统动力学方法引入对物流系统的分析过程中,一个很重要的意义就是用系统的观点和思路来分析、思考物流领域中的各环节的行为方式及其结果,站在全局、整体的角度考察物流系统的运行机制,而不仅仅将视角局限于某一单一的物流环节或要素。这样的思路对于解决物流系统存在的问题、制定相关物流决策、提高物流整体环节运行效率,进而对于当前我国物流产业整体服务水平的提升,都有着十分积极的现实意义。
参考文献
[1]王振江.系统动力学引论[M].上海:上海科学技术文献出版社,1988:28-37.
[2]王其藩.系统动力学[M].北京:清华大学出版社,1994.
动力传动系统 篇11
关键词：仿真技术；库存控制；系统动力学
一、引言
随着市场经济的全球化，无论是传统行业还是新兴行业，之间的竞争都越来越大，大家关注的重点对象转移到了供应链的管理上。为了应对企业生产过程中的不确定性以及顾客需求的多样性、不确定性，供应链的各节点都必须要有一定的库存，这些库存不仅占用了很大的资金量，使企业的生产和经营成本增加，而且也供应链整体性能和综合成本受到制约。
在供应链系统中，每个节点企业具有一定库存，它们共同形成了一个多级库存系统。在传统的库存控制系统中，大多是仅仅考虑单个企业的库存，并没有综合研究。但是，随着企业内、外潜在的不确定性越来越多，对企业的影响也就越来越大。位于供应链上每个节点企业，为了能够更有效地管理和控制企业的运营，都在寻找库存成本与收益综合最大利润点，如何得到较高的顾客满意度和更低的库存成本，成为了企业家们更加关注的话题。因此需要从一个更广泛的角度来考虑和研究供应链环境下的库存控制问题。
有关供应链管理的研究逐渐成为热点，如Thomas等提出了协调的供应链管理结构，Bhatnagar等建立了多工厂协作模型。但大多数研究都是从管理运筹学的角度，运用线性规划、最优化理论等数学方法对库存控制系统进行分析。然而，供应链管理过程中也存在着许多复杂的制约因素。所以用系统的方法来解决供应链问题，能更好地展现与协调各节点之间的关系。
二、系统动力学方法
系统动力学是以系统反馈控制理论为基础的，定量与定性相结合，研究系统发展变化的动态行为的仿真方法。其主要的理论基础有：决策过程、反馈控制理论、系统分析的试验方法、计算机仿真技术等。它把系统方法作为基本的思考方法，为解决和分析复杂的动态性问题提供了独到而鲜明新思路。
系统的思考为系统动力学方法的理论基础，该方法能够把现实世界中系统的结构与决策，转换成动态的模型来表示，可进行试验，并对该模型进行仿真运行，把得到仿真结果作为反馈信息，用来参考并指导修正所构建模型，之后改进模型或重新制订策略。然后将新的策略加入之前得系统模型中，继续仿真运行，分析并比较结果，以到达进一步改进模型和策略。这些程序也许会不断地往复进行，直到我们建立的最终模型更加接近现实情况。
三、库存控制的系统动力学模型
（一）库存控制模式流程
在以往的库存控制模式下，每个节点处企业自己管理控制库存，物流链中的每一个节点都具备自有库存。每个企业都要对自己的库存控制和生产、分销或订货行为负责。在供应链中的每一个级别都有自己的库存，但这种模式使每个库存控制策略相互封闭，信息流与物流都是单向传递，它们之间不通信息，只有零售商真实的掌握客户需求。
（二）定量库存控制模型
当库存水平到达订货点（根据公司需要预先设定的库存水平）时，就发出订单，进行补货，这种模式就是定量库存控制。为了能够准确提供信息，必须经常检查物料的库存水平。订货点和订货批量是定量库存控制的两个重要参数。其中订货点的计算公式为：
订货点=平均需求率×采购提前期+安全库存
而订多少货则要根据经济订货批量法则来计算。该法则要求采购费用与库存费用（即总费用）最小。通常，库存费用与库存量是正相关的，而采购费用一般会随着采购批量的增加而相对减少，但是采购批量如果增加也会使库存费用增加。所以要找到一个最优的订货批量，来解决总成本与库存水平的矛盾，使得总费用最小。这时系统动力学方法就比传统的数学方法具有明显的优势。
假设订货批量每次都是一定的，采购提前期固定，平均物料消耗水平稳定，那么该条件下的定量库存控制模型如图1所示。（用Anylogic软件）
（三）定期库存控制模型
定期库存控制模式是按照设定的周期（T）来检查库存，当发现某个物资的当前库存（I）低于之前设定的库存水平（S）时，就开始补货。订货量计算方式为：Q=S-I+M（M为订货提前期期间消耗的库存量）。相比于定量库存控制方式，在定期库存控制模式没有固定的订货点，也不具有一定的订货批量，但需要设立安全库存。由此看来，确定订货周期和库存补充量是定期库存控制的核心问题。
订货数量要根据当前库存、最大库存和采购提前期三个指标来确定：
订货量=最大库存-当前库存+（采购提前期×物料的月或年需求/月或年）
那么，用Anylogic建立定期库存控制的系统动力学流程图如图2所示：
四、结论
库存的管理和控制是供应链管理中的重要组成部分。库存控制的目的就是要在保持较高的客户服务的前提下，控制并优化企业库存水平，尽可能地降低库存费用，减少企业的生产成本，使企业的市场竞争力争强，最终提高供应链管理的质量。本文采用系统动力学的方法，使用Anylogic软件，对定量与定期两种库存控制模式进行建模，能够较好的解决库存控制问题。由于篇幅限制，并没有对复杂的库存控制问题建模，可以根据实际问题在本文模型的基础上限制条件。（作者单位：首都经济贸易大学）
参考文献：
[1]李翀，刘思峰，方志耕，白洋.供應链网络系统的牛鞭效应时滞因素分析与库存控制策略研究[J].中国管理科学，2013，02：107-113.
[2]黄银平.基于系统动力学的供应链库存管理研究[D].大连海事大学，2008.
动力传动系统 篇12
混合动力汽车自动启停START/STOP控制技术能够避免发动机工作在怠速和低效率区, 是混合动力汽车实现节能和清洁的主要途径之一。车辆短暂停车工况时, 停止发动机运转, 从而消除怠速工况下的高油耗和高排放。车辆重新起步时, 通过电机将发动机快速拖动到怠速转速以上, 发动机才开始喷油点火, 从而避免工况加浓过程造成的高油耗和高排放。这种技术能够有效地提高燃油的经济性、改善排放特性。
1 start/stop原理分析
轻型油电混合动力汽车 (LHEV) 的动力结构比混合动力汽车的动力结构更加简单, 自重更轻, 适合长时间行驶, 电动模式在运行工况中所占比重更大。在城市拥挤的交通中, 汽车的频繁停车会因发动机怠速产生较大的燃油消耗, 而轻度混合动力汽车有一个Start/Stop工作模式, 就是说:满足发动机怠速停机条件时, 其会自动停止, 而驾驶者有启动意图时, 发动机又会自动启动驱动车辆行驶, 因而能有效减少因频繁停车带来的燃油消耗, 减少二氧化碳的排放量。据调查, 具有Start/Stop模式的轻度混合动力汽车比传统汽车能耗少12%左右。接下来, 分析Start/Stop原理分析。
Start/Stop结构图
启停系统主要分为三种模式:a.分离式起动机/发动机系统;b.ISG电机;c.SISS智能启停系统。本文中我们主要研究分离式起动机/发动机系统。分离式系统主要由高增强型起动机、增强型电池 (AGM电池) 、可控发电机、集成启动/停止协调程序的发动机E-CU、传感器等组成。
2 启停过程中油耗的计算
对于怠速时汽车的油耗对于各种车型和各种排量的汽车各不相同, 所以我们选取了一些车型对其怠速工况进行了测试, 测试结果如表1。
测试过程:
首先我们需要先开着测试车跑上15-20公里保证车辆进入热车状态, 然后和平时油耗测试一样, 将油加满至油箱口。之后打开空调, 将风量设定为最大风量的三分之一, 开始停车怠速。在计时满一小时之后, 我们重新将油加满得出最终结果。
测试结果:
从数据中我们可以清晰的看出排量越大的车怠速所消耗的油耗越大, 对于以上结果进行取平均值, 得出现有轿车的怠速平均油耗为0.0554L/min。
汽车尾气中主要污染物为CO和HC。设轿车的怠速排放按照国四的排放标准。即CO为0.5%、HC 200PPM:则计算单位时间内CO和HC的排放量:
以上就是单位时间内怠速工况下燃油消耗量和汽车尾气排放量的估算值。
3 启停系统中电机的选择
由于START/STOP功能作用于怠速工况下, 所以根据怠速时间和能量消耗的考虑, 电机的选择对于汽车能否真正正常的实现启停功能是一个重要的考验。正常实现启停功能分为两个方面, 包括怠速停机和自动启动两个方面。而电机作用于自动启动这一过程, 所以要完成自启动过程, 我们要对电机进行选取。
某整车参数如表2。
电机峰值功率PMax由电动汽车的最高车速ua和加速性能决定, 我们为了实现start/stop功能的电机只考虑加速性能的参数, 加速性能的公式如下:
ta;汽车加速时间
CD;空气阻力系数
A:汽车迎风面积
η;传动系机械效率
假设ta汽车加速时间为10s, η传动系效率为0.9, 算出Pe=4.2kw。
电机的峰值功率和额定功率的关系为:
λ为电机过载系数为4.5
所以Pmax为18.9kw
所以电机的选取为4.5/18.9kw电机
4 蓄电池的选择
当进行怠速停止时, 所有电力都必须由蓄电池来提供, 包括车载导航, 空调系统, 灯光系统等等。同时在启动过程中电动机所需要的全部电能也由蓄电池全部提供, 所以蓄电池的选取也很关键, 传统的12v的电池只能提供3kw的动力, 而我们选取的电机额定功率大于3kw, 所以在怠速停止状态下采用12v蓄电池系统显然不太实际, 所以我们选取42v的蓄电池系统来保持汽车的正常工作。选取蓄电池参数如表3。
根据这样的参数选取的蓄电池系统就可以完成汽车启停过程中的全部任务, 同时保证了车辆的安全性和快速性。
5 启停技术的油耗经济性
现以具体城市为例:以北京市为例, 截至到2013年12月31号, 北京市汽车的保有量为520万辆, 在标准的城市工况下, 怠速工况占总工况近30%, 假设一辆汽车每天在怠速状态下工作30分钟, 则启停技术则为其节省了1.662L汽油, 以97号汽油为例, 一天可节省约13元, 减少CO排放514.8L, HC排放2.286L, 其达到的经济性和节能性相当客观。然而在本文设计中的电机和蓄电池的花费不过2000元左右, 如果汽车安装了本文中提到的电机和蓄电池半年内即可节约出成本, 同时为节能环保做出贡献。
结束语
在环保和节能的大潮下, 混合动力汽车以其节能和环保特性出现在人们视野中, 开创汽车发展新风象。本文对轻型油电混合动力汽车的启停系统进行了详细描述, 从启停装置的结构和功能说起, 计算出了所需装备的参数和指标, 分析了启停技术的经济性和环保性。随着相关技术的发展, 轻型油电混合动力汽车的动力系统性能将越来越先进, 进而推动汽车行业的发展。
参考文献
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