基于Modelica语言的PDE与DAE问题的一致表示

Modelica语言是为解决复杂物理系统多领域统一建模与仿真问题而提出的一种面向对象基于方程的陈述式建模语言.它对DAE问题的表示已相对成熟,而对PDE问题的表示则相对缺乏.在多领域统一建模框架下,基于面向对象的思想,提出一种PDE与DAE问题一致的表示方法,实现对PDE问题的简单自然描述.然后使用直线法将PDE模型转化为DAE模型,并在Modelica仿真平台MWorks环境中进行求解,初步扩展了Modelica语言以支持三维PDE问题的建模与仿真.最后通过一个热传导PDE问题进行了验证.     

Modelica语言及其多领域统一建模与仿真机理

详细介绍了Modelica语言及其主要特点,系统地阐述了Modelica语言的多领域统一建模与仿真原理,分析了Modelica语言适合于复杂系统建模的内在原因,探讨了基于Modelica语言的复杂产品建模方法,综述了基于Modelica语言的建模仿真工具研究现状,总结了采用Modelica语言进行多领域统一建模的优势。     

基于瞬时无功功率的感应电机矢量控制仿真研究

在分析感应电机矢量控制模型的基础上,借助于Matlab强大的仿真建模能力,利用Simulink中内含的功能元件,实现了一种基于瞬时无功功率模型参考自适应(MRAS)的感应电机无速度传感器矢量控制系统的建模仿真,并利用小信号分析法分析了系统的稳定性,模型中利用瞬时无功功率的变化来推算转速,提高了系统的动态性能。SIMULINK具有良好的用户界面和强大的功能,在该环境下结合电气系统模块库进行仿真,具有建模简单、结构直观、操作灵活等优点,仿真结果验证了基于瞬时无功功率的感应电机无速度传感器矢量控制系统具有良好的控制性能和稳定性。     

基于Modelica的捣固车操作培训仿真系统研究

捣固车操作内容多、规范性强,要求相应的培训仿真系统具备很强的过程管理能力.针对该需求研究了一种基于Modelica的捣固车操作培训仿真系统.该系统利用Modelica建立系统多领域物理模型,根据捣固车操作规范建立状态模型.物理模型完成系统的仿真计算,状态模型实现操作过程的管理.状态模型根据操作内容实时驱动物理模型,实现捣固车操作的交互式仿真.给出了交互式仿真算法和系统实现.系统应用结果验证了模型和方法的有效性.     

基于Modelica的流体点胶过程仿真技术研究

Modelica是为解决复杂物理系统建模与仿真问题而提出的一种统一建模语言,目前尚未发展出一般性的偏微分方程建模方法。流体点胶则是一种微量流体精确成型技术,需要对流体流动过程进行建模。在Modelica语言的框架下,实现了点胶过程中的流体流动过程建模仿真。实现方法采用了Legendre多项式为基函数,通过对过程方程的谱方法近似求解得到,具有物理上准确、数学上简洁的特点,为Modelica语言在分布式参数系统仿真领域的应用提供了一种新的解决思路。     

基于通信的列车控制系统的有色Petri网模型的研究

基于通信的列车控制系统是我国铁路信号技术发展的一个重要方向，在分析了基于通信的列车控制系统结构的基础上，采用有色Petri网方法对该系统进行建模仿真研究。有色Petri网是一种以图形形式描述系统结构、功能的建模分析方法，特别适合大型异步并发系统的建模与仿真。为了使模型简洁清楚，提出了分整体层、处理层和功能层三部分建立相应的系统有色Petri网图的分析方法，并用CPN／Tools工具软件进行实现。通过建立一个基于通信的列车控制系统的有色Petri网模型，为最终开发出该系统的软件仿真平台奠定了良好的基础。     

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.     

直线感应电机牵引互馈试验台系统仿真研究

在分析直线感应电机动态数学模型的基础上,研究了一种新型的能量互馈式直线牵引传动试验系统.讨论了该试验系统的构成与运行原理,分析了其高效节能、控制灵活等优点.利用计算机仿真技术,建立了包括直线感应电机、逆变器、矢量控制器以及车体在内的直线感应电机牵引互馈试验台系统仿真模型,对该系统进行了全面仿真研究.仿真结果表明了所提出方案的有效性,为实际直线感应电机互馈试验台系统的设计和调试提供了新的思路.     

基于模糊辨识的PEMFC电特性模型

提出了一种基于非线性系统模糊辨识建立质子交换膜燃料电池(PEMFC)电特性模型的新方法,并建立了包括反应气体的压力、电池的温度和电池负载多变量的质子交换膜燃料电池电特性模型。通过与相关文献中的建模方法和模型仿真的结果比较,表明该模糊辨识建模方法具有建模简单、模型精度高等优点。研究结果对质子交换膜燃料电池控制系统的建模和控制具有一定的实用价值。     

主动悬架的直线电机作动器控制系统研究

将直线电机的直接推力控制方法运用于主动悬架控制系统,分别设计了主动悬架最优控制器和直线电机直接推力控制器,两个控制器结合成为主动悬架的电磁作动器控制系统。建立了1/4汽车主动悬架模型,利用Matlab/Simulink进行仿真,结果表明直线电机作动器能根据车身的振动主动输出相应的电磁力,因此直线电机直接推力控制运用于主动悬架控制系统是可行的。     

基于X语言的起飞场景民机协同设计与仿真一体化方法

针对大型复杂产品,传统基于模型的系统工程（model-based system engineering, MBSE）方法存在系统设计和仿真验证的多语言、多平台集成实现,难以保证高效、准确地反馈系统设计的缺陷,无法达到快速优化设计目的等问题,提出采用基于面向复杂系统支持MBSE的新一代一体化建模仿真语言—X语言实现面向起飞场景的民机跨域子系统的一体化建模仿真。从民机起飞过程需求分析出发,建立了起飞场景的系统级模型和物理级模型,并在X语言的建模仿真软件—XLab进行统一的建模仿真验证,给出了基于X语言面向复杂产品协同设计与仿真一体化方法,为不同领域的设计人员实现复杂产品设计的协同与优化提供了全新的理论与方法参考。     

一种可用于ZYNQ硬件在环仿真的永磁无刷直流电机测控系统

为解决永磁无刷直流电机(permanent magnet brushless dc, PMBLDC)建模仿真存在着修改控制算法困难、添加和删除闭环不方便、实时测控能力较差等问题。利用Simulink图形化建模平台,基于霍尔传感器位置检测算法和PID控制算法,结合分段线性法生成PWM波形,提出了一种新型的闭环测控方法,对所建立的PMBLDC电机测控系统进行了突增负载和突增转速的仿真测试。仿真结果证明该系统具有很好的稳定性,可快速部署在ZYNQ平台进行调试,同时Simulink提供了可供硬件在环实时仿真测控的图形化界面。     

Modelica模型的相容初始化

基于Modelica语言建立的仿真模型可以映射为一个微分代数方程系统。求解微分代数方程系统需要为其设定初始值。简要介绍了Modelica语言,讨论了Modelica模型初始条件的设定方式,给出了隐含约束的获取方法,以及初始条件的相容性判定方法和相容初始值求解策略。给出实例表明了方法的有效性。     

基于SG/Simulink无刷直流电机混合建模与仿真研究

System Generator(SG)为基于FPGA的硬件平台开发提供了便捷的设计方式和灵活的编程手段，Matlab／Simulik是通用性的离线仿真工具，其模块化的建模方法具有高效、直观的特点。结合两者的优点，提出了SG／Simulink混合建模新方法，利用SG建立无刷直流电机(BLDCM)控制系统部分，Simulink仿真BLDCM本体，通过SG中的Gateway模块，实现两者的无缝连接。仿真结果符合理论分析，证明了该方法的有效性和可行性。     

基于Matlab无刷直流电机系统仿真建模的新方法

在分析无刷直流电机(BLDC)数学模型的基础上，提出了无刷直流电机系统仿真建模的新方法。在Matlab／Simulink中，建立独立的功能模块，如BLDC本体模块、电流滞环控制模块、速度控制模块等，再进行功能模块的有机整合，搭建无刷直流电机系统的仿真模型。为保证仿真快速性和有效性，模型采用分段线性法生成梯形波反电动势，系统采用双闭环控制：速度环采用PI控制，电流环采用滞环电流控制。仿真结果证明了该方法的有效性，同时也适用于验证其他控、制算法的合理性，为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。     

基于Matlab交流异步电机矢量控制系统的仿真建模

在分析交流异步电机数学模型的基础上,提出了交流异步电机控制系统仿真建模的新方法。在Matlab/Simulink中,建立独立的功能模块,如电机本体模块、矢量控制模块、速度控制模块、电流滞环控制模块等,再进行功能模块的有机整合,搭建交流异步电机控制系统的仿真模型。系统采用双闭环控制:速度环采用PI控制,电流环采用电流滞环控制。仿真结果证明了该方法的合理性、有效性,为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。     

基于Matlab的开关磁阻电机控制系统仿真建模研究

在分析开关磁阻电机(SRM)数学模型的基础上，提出了SRM控制系统仿真建模的新方法。在Matlab／Simulink中，建立独立的功能模块，如电机本体模块、速度控制模块、电流控制模块、转角选择模块等，再进行功能模块的有机整合，搭建SRM控制系统的仿真模型。系统采用双闭环控制：速度环采用PI控制，电流环采用角位置控制与电流斩波控制相结合的方法，保证了SRM在低速或高速运行时都可获得满意的性能。仿真结果证明了该SRM建模方法的合理性、有效性，为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。     

面向可重构制造单元的仿真建模技术研究

针对传统仿真建模方法无法适应可重构制造单元频繁调整的特点,提出了模块化控制模型与数据驱动相结合的仿真建模方法。首先采用层次化建模技术将生产系统复杂的管理和控制过程分解为车间层、单元层和设备层,各层次内部采用面向对象仿真建模技术将基本建模元素与仿真控制逻辑分离,构建过程控制模型;然后在对仿真建模各阶段需要的数据进行分析和分类的基础上,采用系统集成和人机交互的方式及时获取仿真数据,利用变化了的数据驱动各层次控制模型,快速构建生产系统重构后的仿真模型。最后,以某研究所的机加车间为例,验证了该方法的实用性和通用性。