《汽车工程》2025年第5期发表了北京理工大学机械与车辆学院等机构联合研究成果"考虑不对称负载的传动系统扭振特性及抑制方法"一文。目前，对大多数履带车辆机电复合传动系统的扭转振动控制策略而言，主要基于双侧激励对称工况设计，与实际工况存在较大偏差。为改善其在非对称激励下的扭振，建立了其扭转振动模型，探究了非对称激励下系统双侧的振动能量耦合效应及其对系统动态行为的影响机制，并提出了一种基于双回路反馈的干扰补偿方法，建立了面向非对称激励的扭振抑制策略。经验证，该策略可较好抑制在非对称负载激励下的扭振。
一、研究背景
随着履带车辆向高功率密度、高效率和小型化方向发展，机电复合传动系统（Electro-Mechanical Transmission, EMT）因其输入输出耦合性强、功率传递效率高等优势，成为提升车辆动态性能的关键技术。EMT系统由高速电机、多级行星机构和功率耦合机构组成，在复杂多变的服役工况下，易受非对称负载激励影响，导致传动轴系产生强烈的扭振。这种振动不仅加剧机械元件疲劳损伤，还可能引发断轴、断齿等严重失效。目前，针对EMT的扭振抑制策略主要基于双侧激励对称工况设计，但实际行驶中非对称负载普遍存在。然而，现有研究对非对称激励下振动能量的耦合传递机制尚未明晰，且缺乏针对相位滞后干扰的有效补偿方法。通过建立非对称负载工况下的扭振动力学模型，并开发基于双回路反馈的动态解耦抑制策略，可显著提升EMT的振动抑制性能，为高可靠性传动系统设计提供理论支撑。
二、研究内容
1. 建立考虑不对称负载的EMT扭振模型：在对惯性特性和抗扭刚度显著的部件采用集中惯性体表征，依据刚体定轴转动定律，对EMT系统进行合理简化，精准求解扭振特性。
图1 EMT扭振动力学模型
2. 揭示非对称激励下的EMT扭振特性：结合频域与时域能量分析方法配资网站首页，深入探究非对称驱动转矩及负载转矩作用下，EMT系统双侧输出转矩的能量传递特性，准确阐明非对称激励引发的振动能量交替互补现象及其对系统动态行为的影响机制。
图2 负载非对称加载时两侧输出转矩
3. 提出考虑非对称激励的EMT扭振抑制策略：通过模型降阶简化系统自由度，利用相对增益理论设计模型解耦器降低输入输出交叉影响，并结合双回路反馈补偿的干扰抑制方法与驱动转矩频域优化，精准消除非对称激励引发的扭振。
图3 控制方法
4. 扭振抑制策略仿真验证：对比有无考虑非对称激励的扭振抑制策略下，单侧负载突增/突减工况的系统扭振表现，通过加速及匀速行驶阶段的负载突变仿真，详细记录驱动转矩、半轴转矩和车辆速度变化等关键数据，精准验证所提抑制策略的有效性与稳定性。
三、研究结果
1. 非对称激励下的EMT扭振特性探究：通过频域与时域能量分析发现，非对称激励使系统总输出转矩能量趋于稳定，而两侧输出转矩能量交替互补，导致振荡无序。进一步分析表明，非对称激励破坏了系统惯性平衡，引发能量在两侧的复杂交换，加剧系统不规则振荡。这一发现揭示了非对称激励下系统复杂动态行为的根源，为后续抑制振动提供了理论依据。
图4 振动耦合效应
2. 考虑非对称激励的EMT扭转振动抑制策略效果：提出的基于双回路反馈的干扰补偿方法及输入输出解耦的扭振抑制策略，有效改善了负载突变时速度跟随与扭转振动抑制之间的矛盾。在单侧负载突增工况下，系统扭转振动降低了43.4%；在单侧负载突减工况下，降低了81.47%。同时，该策略使车速变动范围仅为无策略下的36.93%，显著增强了车辆速度的抗干扰能力。此外，该策略对环境和参数变化展现出良好的自适应性，对不同的单侧负载转矩突变及车身转动惯量变化均能保持转矩与车速的稳定。
图5 半轴转矩振荡情况
图6 车辆速度
四、创新点与意义
机电复合传动系统（EMT）作为履带车辆的“动力命脉”配资网站首页，其扭振抑制性能至关重要。论文揭示非对称激励下的振动能量互补效应，通过25自由度模型发现双侧能量交替传递规律，为振动抑制提供新理论依据；提出双回路反馈干扰补偿方法，突破传统补偿失效瓶颈，使非对称工况下输出转矩振幅降低超40%，降低履带车辆断轴风险。开发了可嵌入现有系统的扭振解耦抑制框架，助力高端装备智能化升级。
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