燃料电池混合汽车建模及仿真研究

面向控制系统设计的目的建立了一种燃料电池汽车动力系统的动态数学模型,其中包括燃料电池发动机、DC/DC(直流/直流变换器)、电机驱动系统、动力蓄电池组.采用最小二乘法实现了模型参数估计.基于数学模型及模型参数估计的结果开发了燃料电池混合动力汽车的计算机仿真模型,并应用该模型进行了仿真分析,离线仿真与实测数据的对比证明,所建立的模型具有很高的精度,能够用于控制系统设计及仿真分析.     

某型发动机燃油控制执行机构仿真与验证试验

某型飞行验证机采用巡航弹用涡喷发动机为动力,由于飞行包线大大扩展,且发动机工作状态增多,需对燃油调控系统进行仿真,研究发动机控制系统特性。基于质量连续与力平衡方程在MSC EASY5仿真平台框架下建立了燃油调节执行机构的动力学模型,进行了开环控制结构下执行机构系统稳态和动态特性仿真,并在半物理动态模拟实验台上进行了验证试验。研究结果表明,调节器执行机构系统满足发动机工况范围技术指标要求,为发动机控制系统改型研制打下了基础;采用的建模与仿真方法用于工程设计是可行的,为发动机燃油控制系统的设计与仿真研究提供了一种便捷的技术手段。     

涡扇发动机模块化模型库及其应用

设计开发新的涡扇发动机是一项复杂耗时的工程,而计算机仿真是一种有效的解决办法。因此开发比较通用的计算机仿真模型已经成为一种发展趋势。本文以面向对象技术为基础提出了建立通用化的发动机模块化模型库的思路,并依据该指导思想在新的面向对象的仿真工具—Modelica语言基础上最终开发出一个包含涡扇发动机各部件在内的模型库,详述了模型库构建流程及其结构。在此基础上进一步建立了一个带开关磁阻电机的混合排气涡扇发动机模型。最后通过对其进行仿真来验证该模型库的实际效能并获得满意结果。     

HEV多领域物理建模与模式切换控制仿真

为了加快某新型混动力汽车控制系统开发、降低成本,利用基于Matlab/Simulink平台的多领域物理系统建模工具SimPowerSystem和SimDrivelines建立其动力驱动系统及传动系统的仿真模型.在此基础上,提出了纯电动至发动机驱动、发动机驱动至联合驱动典型模式切换过程的控制策略,并对这两种模式切换过程控制策略的性能进行仿真分析.仿真结果表明所设计的模式切换控制策略可以保证模式切换过程动力传递的平稳性,所建立的混合动力汽车多领域物理系统模型的合理性和可行性,为混合动力汽车建模与控制仿真提供一条快捷而有效的新途径.     

基于MATLAB/Simulink的混合动力汽车正向仿真软件的开发

开发了基于MATLAB/Simulink的混合动力汽车正向仿真软件.根据正向建模的思想建立了基于MATLAB/Simulink平台的并联双轴混合动力汽车正向仿真模型,侧重于动态过程的建模.该模型既可以用踏板信号作为输入也可以运行循环工况.文中应用GUI进行仿真软件人机界面的开发,该界面可以完成仿真数据的导入、修改以及仿真结果的分析处理等.仿真结果与试验结果的对比表明,所开发的软件既可以用于分析评价不同的设计方案,控制策略的优化,又可以进行实际控制系统的开发.     

无人机四轮滑跑纠偏控制系统设计与仿真

分析某无人机四轮地面滑跑的运动特性,建立了四轮滑跑阶段的全量非线性模型,并进行仿真分析,仿真表明该模型能够准确的反映该无人机实际运动特性.完成了四轮滑跑纠偏控制系统/控制律设计和仿真分析,仿真结果表明该控制系统能够满足控制精度要求.     

涡轮增压柴油机准动态模型及其数字和混合实时仿真

本文介绍了使用常规的柴油机特性资料建立涡轮增压柴油机隹动态模型的方法;用建立的准动态模型进行了增压柴油机及其动力装置典型的动态过程的数字及混合计算机实时仿真研究。本文的研究结果显示,用准动态模型进行仿真,可以兼顾仿真的精度与速度;而用通常较易得到的常规的柴油机特性资料,即可较精确地建立涡轮增压柴油机的准动态模型。     

运载器起飞段姿态控制性能仿真

姿态控制系统是运载器重要的子系统之一.建立了运载器起飞段侧喷流直接力姿态控制模型.运载器起飞段姿态受到诸多因素干扰,如:侧喷流干扰、姿控发动机启动延时、风干扰、结构干扰以及初始状态干扰等.衡量姿态控制系统性能的指标主要有:姿态控制精度及稳定度、侧喷流发动机燃料消耗及开机次数等.在Matlab/Simulink仿真环境下建立并综合了各种模型,根据实验数据进行了数值仿真.结果表明:在起飞段马赫数较小的情况下,侧喷流发动机能够满足运载器姿态控制的需求.     

船用柴电机组网络监控系统硬件在环仿真试验平台研究

根据船舶电站柴电机组网络监控系统的结构,利用MATLAB/xPCTarget实时仿真开发环境,构建了柴电机组网络监控系统硬件在环仿真试验平台。采用模块化的方法建立了涡轮增压柴电机组实时仿真模型。进行了柴电机组网络监控系统在环仿真试验。初步试验结果表明:该仿真平台能够实时和准确地模拟柴电机组的运行特性,为柴电机组网络监控系统的开发和测试提供了有效的试验环境。     

发动机及其冷却系统耦合仿真方法研究

通过研究发动机及其冷却系统耦合仿真方法,实现了发动机与冷却系统的边界条件双向实时传递,打破了传统冷却系统设计的散热量计算不准、冷却系统不匹配、部件与流体工作温度极限不匹配等局限性.在此基础上建立了某型发动机及其冷却系统的耦合仿真模型,通过试验验证了该耦合仿真方法的可行性与准确生.     

异构双腿行走机器人的联合仿真研究

针对异构双腿行走机器人中的人工腿部分建立了运动学和动力学模型,并建立整个机器人实验平台的三维虚拟样机。在仿真软件ADAMS中对异构双腿行走机器人的运动学方程进行了验证,结合MATLAB的simulink模块对动力学方程及控制系统进行了联合仿真研究。针对机器人在不同的步态要求下的驱动力矩要求提出了一阶p型开闭环迭代学习控制算法,实验结果证明这种控制系统能够很好地追踪关节处的力矩并收敛于理想曲线,联合仿真平台的建立对于复杂机器人的开发具有重要意义。     

网络化控制系统综合仿真平台设计

已有的网络化控制系统仿真平台忽略了网络资源调度策略对系统性能的影响,没有提供对网络资源调度策略的仿真接口。基于Matlab的TrueTime工具包,开发了网络化控制系统综合仿真平台,实现了对控制系统与网络系统的联合仿真。该仿真平台提供了对控制策略和网络资源调度策略的联合仿真接口,增强了仿真平台的灵活性。最后,通过仿真试验分析了不同网络资源调度策略对网络化控制系统性能的影响。     

基于多体理论的履带车辆半主动悬挂仿真研究

在多轮车辆悬挂系统线性振动模型基础上，证明了悬挂最优阻尼比的存在。提出了统计意义上的最优阻尼控制策略，此即为履带车辆悬挂半主动控制的理论基础。通过基于多体动力学理论的虚拟样机方法对某型履带车辆整车悬挂系统进行了仿真研究，结合“机械系统＋控制系统”联合仿真技术。对比了该车分别采用被动悬挂和半主动悬挂时的动力学特性，得出了该履带车辆采用半主动悬挂可显著降低车辆振动加速度，提高车辆乘坐舒适性的结论。     

弹载消旋平台双模控制与仿真研究

为了消除弹体转动对惯性平台及天线运动耦合的影响,设计了旋转导弹消旋平台,并将模糊控制器与常规PID相结合,建立消旋平台Fuzzy-PID双模控制仿真模型。采用MATlAB和MATlAB/ADAMS联合仿真方法对消旋平台双模控制系统进行仿真分析。结果表明,Fuzzy-PID双模控制使惯性平台及天线的稳态性能得到明显改善。     

基于联合仿真技术的主动悬架自适应模糊PID控制研究

近年来联合仿真技术在车辆控制系统的开发研究中得到了广泛的应用。以某皮卡车为研究对象,首先利用ADAMS/CAR软件建立车辆多体动力学模型;然后在Matlab/Simulink环境中设计了基于自适应模糊PID控制的ASS,定义了与ADAMS/CAR环境下车辆模型的数据交换接口;最后,将设计的控制系统在ADAMS/CAR和Matlab/Simulink环境下通过输入输出接口进行联合仿真。文中对随机路面输入和脉冲路面输入工况下的ASS系统及整车动态特性进行了联合仿真研究,其研究结果为联合仿真技术在车辆工程中的实际应用提供了参考。     

单神经元在液压系统中的应用与电液联合仿真

基于常规控制器的设计原理，提出了一种基于单神经元的控制方案；使用工程仿真软件AMEsim建立了钢坯闪光对焊的非线性液压系统的数字模型，并且利用AMESim的接口技术实现了与控制系统软件Simulink的电液联合仿真；通过仿真验证了联合仿真的可行性，确定了神经元控制器的最佳参数。     

基于多学科虚拟样机的粘着控制仿真平台

重载列车和准高速动车组的运行,使轮轨之间的粘着经常处于极限状态,因此需要研究更先进的控制方法来优化利用粘着力。建立了包括牵引系统、控制系统和机车多体动力学模型的多学科虚拟样机仿真平台。使用机械动力学仿真软件ADAMS/Rail建立了某种电力机车的多体动力学仿真模型;利用MATLAB建立了组合粘着控制算法;通过联合仿真实现了针对机车粘着控制系统的多学科虚拟样机仿真。联合仿真平台成为了沟通粘着控制方法理论研究和试验研究的桥梁,为智能控制方法在粘着系统中的应用提供了有效的仿真环境。

Abstract：

With heavy-haul train and high-speed electric multiple unit （EMU） operation,the adhesion between wheel and rail often reaches limit states.Therefore the advanced control arithmetic should be studied to optimize the use of the adhesion force.A simulation platform was built including traction system,control system and multi-body dynamics model of an locomotive.The model of the electric locomotive was established with ADAMS/Rail （Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）.Then a hybrid adhesion control algorithm was designed using MATLAB.The adhesion control system can be studied with co-simulation of different simulation tools.The theoretical and experimental studies are realized with the simulation platform.It provides a new and effective ways to study the adhesion control.     

多领域建模仿真的软件接口研究

基于多领域系统建模的软件接口技术,提出了复杂产品在机械、液压和控制领域联合建模方法。介绍了各专业领域的建模和仿真商用软件之间提供的数据接口,重点研究了接口连接类型和接口数据传输方式,并对多领域系统模型联合仿真模式进行了讨论,最后指出了该方法存在的几点不足。研究结果对基于软件协作的多领域系统建模与仿真研究具有一定的参考意义。     

多模式船舶主机及其控制系统仿真器设计

由上海海运学院研制的船舶主机及其控制系统真器有三种模式，第一种是单机模式，主机模型，控制系统及其操作界面都在一台计算机中，第二种是主从模式，上位机采用PC机实现人机操作界面，下位机采用单片机作为控制器通过模拟操作台实现对模拟主机的控制，第三种模式是网络模式，作为大型轮机模拟器的一个核心部分，主机模型采用基于动态优化的BP神经网络，控制系统的软件采用实时多任务操作系统，该仿真已经在所海运院校和企业用于学生和在职船员培训。     

SMP2.0仿真引擎的设计与实现

SMP2.0(Simulation Model Portability)是欧洲航天局提出并广泛应用的仿真模型开发与集成规范。SMP2.0规范提供了定义SMP2模型的元模型规范、包含标准仿真服务的组件模型规范和模型的C 映射规范,但需要实现与之兼容的仿真引擎才能支持模型的开发和集成。根据SMP2.0规范标准,介绍了一个与SMP2.0兼容的仿真引擎的设计与实现,给出了仿真引擎的运行过程、运行状态和组件构成,最后通过仿真应用环境检验了该仿真引擎的有效性。