高分辨率快速成形系统涂层厚度研究

涂层性能是影响高分辨率激光快速成形系统制作精度和制作分辨率的重要因素.为获得更薄的涂层厚度,高分辨率激光快速成形系统采用活塞式涂层系统.为提高活塞式涂层系统的涂层性能,研究了活塞式涂层系统涂层参数对涂层厚度的影响,建立了涂层厚度模型.实验研究表明:涂层厚度随添加树脂量及刮刀间隙的增加而增加,涂层厚度随刮刀速度及刮刀厚度的增加而减小.试验中还发现活塞式涂层系统的涂层厚度随制件高度增加而增大.为解决该问题,提出了通过实验方法在建立制作过程中涂层厚度关于制件高度及刮刀速度的经验模型;随着制件高度的增加,对刮刀速度进行动态优化,实现涂层厚度的均匀化.     

采用权值配比优化的超级电容等效电路模型参数辨识

为提高超级电容模型的精度,提出了一种基于权值配比优化的超级电容等效电路模型参数辨识方法。在新威尔测试平台上对超级电容进行多种工步条件测试。基于超级电容三分支等效电路模型,分别采用递推最小二乘法和双线性变换方法辨识模型中各分支的相关参数。结合不同工步条件下2种参数辨识方法的优缺点,引入权值配比优化方法对超级电容等效电路模型的各分支参数进行修正。搭建超级电容等效电路模型,将模型计算结果与实验测试结果进行比较,验证了权值配比优化方法的有效性。与递推最小二乘法和双线性变换方法相比,采用权值配比优化方法可以更加准确地反映超级电容的特性,模型的精度分别提高了1.45%和1.78%。     

水下机器人集群通信系统设计及实验分析

针对水下机器人集群通信平台在实际运用中存在多普勒效应、易受水质和障碍物等影响产生误码的问题，提出一种基于弱电鱼感知机理的水下仿生电场通信系统。该系统根据仿生电流场通信原理，通过两对发射接收电极传递信号，设计了一套基于幅移键控原理的现场可编程门阵列（FPGA）数模混合电路。首先，为实现平台低功耗及小型化，模拟电路通过合理选型并进行画板制版，具体的发射电路包含幅移键控调制电路以及半桥驱动放大电路，采用低零漂高精度仪表运放提取接受电极两端电势差；其次，为了提高水下机器人集群通信距离实时变化时通信系统的稳定性，通过FPGA增益控制数字电路控制可编程放大器实现自适应倍数放大；然后，采用FPGA模数转换数字驱动电路驱动模数转换芯片将模拟信号转换为数字信号；最后，通过整流滤波数字电路整流后设计幅移键控非相干解调数字电路输出二进制数据流后由串口电路传输至树莓派中进行数据处理。仿真分析了不同尺寸不同形状障碍物对水下电场通信影响，并进行水下通信实验，结果表明：在淡水中电导率为4.87×10^-4 S/cm条件下，所提出的水下电场通信系统可实现通信距离为2.4 m时误码率为0,且水下电场...     

独立驱动电动汽车的转矩优化分配策略研究

为了充分发挥四轮驱动电动汽车转矩独立可控的优势,提出了一种以提高驱动系统能效为目标的转矩分配策略.系统能效目标函数中包含了稳定性和经济性2个指标,旨在满足稳定行驶的同时尽量降低车辆的能量消耗.在横摆力矩、最大附着力和最大驱动力的约束条件下,对目标函数进行了求解,并利用MATLAB软件进行了仿真分析.结果表明,优化分配策略在保证车体稳定行驶的前提下,能够明显减少驱动系统的能量消耗,提高车体的系统能效.     

永磁同步电机宽速域无位置传感器控制

基于采用改进型模型参考自适应法及脉振高频电压信号注入法对电机转子转速和位置进行辨识的原理与性能的分析,提出了一种宽速域内适用的无位置传感器复合控制法。通过滞环加权切换法实现了2种方法的平滑切换,克服了改进型模型参考自适应法在零速与低速时误差大,以及脉振高频电压注入法在高速时有稳态位置误差的缺点。经实验验证,复合控制法能在宽速域内准确地辨识出转子的转速与位置,系统动态响应快,鲁棒性好,对于宽速域内永磁同步电机无位置传感器研究具有重要的理论和现实意义。     

永磁同步电机分数阶与滑模变结构复合控制研究

针对永磁同步电机矢量控制系统的速度环,通过引入分数阶微积分及滑模变结构控制理论,设计了一种分数阶与滑模变结构复合控制器.该复合控制器通过一个可变的加权因子α将分数阶PIλDμ与滑模变结构控制有效、协调地组合起来,从而达到了既克服滑模变结构在滑动平面原点附近产生高频颤动的缺点,又拓宽了相对于传统比例-积分-微分(PID)控制器的调节范围,使得永磁同步电机控制系统的鲁棒性、快速性、稳定性和抗干扰能力得以提高,对于采用多种复合交叉控制方法来改善电动机控制系统具有参考意义.     

用于辅助电源Buck变换器的切换滑模控制策略

针对电动汽车辅助电源系统采用滑模控制方法,存在策略实现复杂度高、系统输出不稳定的问题,提出了一种用于辅助电源Buck变换器的切换滑模控制策略。将辅助电源系统输出电压与目标电压进行对比输出电压误差,然后在限制条件下对电压误差进行调节,有效避免了电压误差变化率的负向输出,从而实现了MOSFET开关的高效控制。搭建仿真模型与实验平台,完成了对切换滑模控制策略有效性的验证,结果表明:所提的辅助电源Buck变换器的切换滑模控制策略在降低复杂度的基础上,能有效地消除奇异问题,保证系统的动态响应速度和稳定性;与传统的滑模控制策略相比,辅助电源采用切换滑模控制策略,系统启动响应调节时间缩短了25%,系统抗干扰能力和鲁棒性均得到了提高。     

电动汽车混合储能系统的自适应协同控制

针对电动汽车混合储能系统在采用协同控制方法时受超级电容等效电阻和电池内阻引起的输入电压波动影响等问题,提出了一种自适应协同控制策略。首先,基于直流变换器理想状态空间平均模型设计了协同控制器,并对其稳定性进行了分析;其次,基于超级电容等效电阻和电池内阻建立了系统的精确数学模型,定义了自适应观测函数和基于Lyapunov函数的自适应控制律,并对负载及输入电压进行估计;进一步,选取了协同控制宏变量并推导出自适应协同控制的占空比函数;最后,在MATLAB/Simulink中搭建了混合储能系统的仿真模型,验证了自适应协同控制的有效性。仿真结果表明:自适应协同控制只有轻微的超调和因负载变化造成的电流波动,且响应速度较快,约为4 ms,电流跟踪误差不超过1%。与协同控制和滑模控制相比,自适应协同控制系统有更好的稳定性和抗干扰能力,能有效提高电动汽车混合储能系统的稳定性和鲁棒性,保证功率分配策略的有效实施。     

分布式电池电源模块储能系统的荷电状态均衡控制

针对储能系统中锂电池充放电程度不一致而造成的电池过放/过充,从而导致电池使用寿命缩短的问题,提出了一种分布式储能系统的荷电状态(SOC)均衡控制方案。首先,采用单体电池电源模块串联的分布式储能结构,以单体锂电池估算SOC为控制对象;然后,设计基于SOC均衡的加权因子分配公式,通过对电源模块分配不同的加权因子来调整各电源模块的占空比,从而动态调节各单体锂电池的充放电速率,实现分布式储能系统的SOC均衡控制,改变了传统电池组组内、组间两级均衡控制形式,消除了组内单体锂电池间能量传递造成的功率损失;最后,采用负载电压调节与SOC均衡的双闭环控制结构,保证均衡过程中系统运行的稳定性。仿真结果表明:所提出的均衡控制方法能够有效实现储能系统的动态均衡控制,与SOC比例均衡控制方法相比均衡时间缩短了47%。