可控永磁悬浮系统动态特性的研究

针对单个电磁永磁混合悬浮系统的特点，建立其数学模型，采用两级串联的悬浮控制器对其进行控制，并对整个控制系统进行了动态特性的仿真分析和研究。分析结果表明：电磁永磁混合悬浮系统的悬浮刚度与间隙反馈系数减正比，悬浮阻尼不仅与间隙反馈系数减正比，而且也与间隙变化速率反馈控制系数成正比。从而为电磁永磁混合悬浮控制系统的设计和开发应用打下了一定的基础。     

电流积分在零功率控制中的负作用分析及仿真研究

针对电磁-永磁混合磁悬浮系统零功率控制中的电流积分问题,开展电流积分负作用的研究.结合起浮、稳态、下落三个过程,从理论上分析了电流积分负作用的起因及危害并提出了抑制负作用的控制策略:基于Simulink设计了系统的仿真模型,针对电流积分对于电源系统及悬浮性能的负作用进行了仿真.仿真结果表明,所提出的控制策略能有效提升系统的悬浮性能并降低对电源系统的要求.     

磁浮列车用悬浮电磁铁温度场三维建模与仿真

近年磁浮列车尝试采用电励磁和永磁混合悬浮电磁铁,来取代传统的纯电励磁方式,达到减小悬浮损耗、提高列车承载能力的目的.高温下永磁体的不可逆退磁特性,是混合电磁铁设计时必须考虑的问题.通过对混合电磁铁的结构分析,建立了合理的数值仿真模型.选择边界条件,并根据边界条件的不同进行合理的实体分割建模,仿真分析了混合电磁铁三维温度场特性,包括电磁铁最高温度、钕铁硼永磁体的温度分布,并与二维仿真计算进行了对比.针对一实际工程样车用电磁铁的仿真计算和实际测斌表明,三维温度场仿真计算准确,符合实际恃况.     

无轴承永磁薄片电机转子不平衡振动补偿控制

无轴承永磁薄片电机转子质量的不平衡振动严重影响了系统的动态特性及安全运行。介绍了无轴承永磁薄片电机转子悬浮力产生机理,推导了悬浮转子的动力学方程,在电磁转矩和径向悬浮力解耦控制的基础上,对无轴承永磁薄片电机转子进行了振动补偿控制,设计了反馈不平衡补偿控制系统,采用Matlab/Simulink工具箱构建了仿真系统,进行了性能仿真试验。研究结果表明:基于反馈补偿控制器的振动控制策略能够较好的抑制悬浮转子振动,大大提高了转子的旋转精度。     

飞轮电池磁悬浮控制系统的仿真和实验研究

提出了一种用于飞轮电池的电磁和永磁混合磁悬浮轴承设计方案，其轴向位移由电磁铁主动控制，其余自由度由永磁铁以吸力方式给以约束，同时由永磁铁提供电磁控制的偏置磁场。对电磁力和永磁力进行了有限元计算和线性化，建立了磁悬浮控制系统的模型。对系统在不同的PID控制器参数下。受到阶跃扰动力的位移响应进行了仿真。采用上述磁悬浮方案和PID控制器，完成了一个单自由度磁悬浮实验，洲试了飞轮转子轴向脉冲力位移响应．实验结果证实上述磁悬浮方案和控制器能够实现飞轮转子的稳定悬浮。     

空间飞行器姿态控制用磁轴承飞轮研究

以空间飞行器姿态控制用磁轴承飞轮为研究对象,在论述磁轴承飞轮结构特点的基础上,介绍了该磁轴承飞轮试验模型的工作原理和系统组成,推导了其动力学模型,给出了磁轴承设计中的关键参数轴向恢复刚度、径向不平衡恢复刚度、旋转刚度的计算方法.最后对磁轴承的主动悬浮控制系统进行了设计,给出了试验结果,所涉及的问题对其它类型的磁轴承设计有参考价值.     

变刚度储能助力髋外骨骼设计及助力效果仿真

被动储能助力外骨骼充分利用人体自身能量,减少人行走时的能耗。针对目前被动储能助力外骨骼多采用定刚度关节,在分析人行走过程中关节能量流动特性及刚度变化特点的基础上,设计了一种被动变刚度储能助力髋关节外骨骼,建立了人–外骨骼耦合模型,仿真得到人体在平地上步行功耗最小的最优刚度,以及在变刚度条件下人体总功耗、大腿主要肌肉肌力变化。研究结果表明：外骨骼的不同刚度会影响穿戴者行走过程中的能耗,在下肢屈曲和伸展过程中分别采用最优刚度,可进一步减少人体能耗。该结果对被动外骨骼设计中的刚度需求具有重要参考意义。     

基于反馈线性化PMSG风力发电系统控制

在分析了PMSG(永磁同步发电机)风力发电系统数学模型的基础上,以额定风速以下风能的最大捕获为目标,采用反馈线性化结合最优跟踪控制方法设计了PMSG风力发电控制系统,并基于VisSim的直观屏面和强大的数学功能,建立了PMSG风力发电控制系统的仿真模型.仿真结果表明,风速在额定风速以下大范围变化时,反馈线性化结合最优跟踪控制方法在能有效实现风力发电机组的最大风能捕获.     

基于DSM的研发项目流程多目标仿真优化

分析了复杂产品研发项目中流程结构的不确定性,采用设计结构矩阵对其进行仿真建模,并将设计结构矩阵调度策略嵌入仿真模型,建立了同时最小化项目工期和成本的多目标优化模型.提出了一种基于设计结构矩阵仿真与非支配排序遗传算法的混合优化算法,获取研发项目流程多目标优化的Pareto最优解.以某飞机初步研制项目流程为研究算例,验证了混合优化算法的可靠性和有效性,并对获得的最优流程结构进行了深入的仿真评价与分析。     

一种混合嵌套分区算法及其在车间调度中的应用

设计了一种嵌套分区算法框架下的局部搜索算法,即基于最优计算量分配技术的序遗传算法,该算法采用序优化思想保证在有限计算量条件下得到局部最优解,并用遗传算法的进化搜索能力和学习能力对解空间进行搜索.将设计的局部搜索算法与嵌套分区算法相结合提出一种新的混合优化算法,用该混合优化算法求解几个标准的随机车间调度问题,数字仿真的结果表明该混合算法的优化性能好于遗传算法及基于最优计算量分配技术的序优化方法.     

植入型轴流血泵设计及其流体性能数值预报

可植入心室辅助装置（俗称人工心脏）是治疗终末期心衰的有力工具,设计以轴流血泵居多。给出了一种植入型轴流血泵的新颖设升,血液由置于无刷电机圆柱磁钢转子内孔的大、小串列转子驱动,磁钢内孔形成主流道,而电机定子内径和磁钢转子外径间的缝隙形成支流道。这样主流道内没有电机磁钢转子,流道阻碍小面积大,可保证大血量流从主流道通过。支流道间隙小即无刷电机定子线圈和转子磁钢的气隙小,保证了电机的高效率,从而显著减小了轴流血泵整体的体积和重量,设计的轴流血泵外径为29．6mm,长度72mm,重量158g,泵转速为9000转／分,压头为100mmHg,流量可达8升／分,完全适用于植入式心室辅助装置,已成功地应用于植入小牛胸腔的动物试验。还基于CFD Fluent软件,建立了模拟人工心脏轴流血泵的数学模型,数值预报和实验得到的流体动力性能有较好的吻合,最大误差在JD％以内,达到在工程实用精度,表明利用CFD工具可以预报植入型轴流血泵的流体动办性能,指导人工心脏的设计。     

永磁同步电动机自适应反步控制的建模与仿真

设计了一种基于自适应反步控制的永磁同步电动机非残性速度控制器，采用二阶滤波环节平滑速度指令．在设计非线性速度控制器的同时，进行不确定参数及负载力矩的在线自适应估计。建立了采用该控制器的永磁同步电动机速度伺服系统仿真模型．仿真结果表明，所设计的非线性控制器保证了系统的全局一致稳定性，永磁同步电动机伺服系统获得了很好的跟踪效果，并且对参数不确定性及负载力矩扰动具有很好的鲁棒性。     

高温超导磁体指数损耗研究

研究了高温超导磁体的指数损耗的特征。数值仿真了在20K温度下由20个高温超导双饼线圈组成的超导磁体的指数损耗。分析了每个双饼及每匝线圈的指数损耗。研究了磁体的指数损耗随电流变化的趋势。通过在磁体两端增加铁轭改变磁体上的磁场,研究发现增加铁轭可以有效的减少磁体上产生的指数损耗。     

永磁交流位置伺服系统串级复合滑模控制

针对某永磁同步电动机位置伺服系统负载力矩和转动惯量变化大、干扰力矩强的特点,以及统一滑模变结构控制速度限幅的难题,提出并设计了串级复合滑模变结构控制器.其中速度环通过增加积分环节来消除滑模控制的力矩抖动,位置环通过复合滑模控制的设计来消除稳态滑模控制的抖振.计算机仿真结果表明,该控制器不仅响应速度快、无超调、控制精度高,同时对负载扰动和系统参数摄动具有较强的鲁棒性.     

基于频域的PI控制器整定方法研究及仿真

提出了一种基于频域的PI控制器参数整定方法。以典型的一阶惯性加滞后系统为被控对象,综合考虑系统设定值响应和扰动响应,以ISE为性能指标,结合求解幅值裕度和相位裕度的简化公式,利用Nelder-Mead单纯形优化方法搜索给定幅值裕度下的最优相位裕度,整定PI控制器参数;通过与几种整定方法对比,验证了该整定方法使得制系统具有良好的控制效果和较强的鲁棒性;对中央空调系统中几种高阶系统模型进行简化,利用该整定方法进行仿真试验,进一步验证该方法的可行性。     

基于有限时间LaSalle不变集的PMSM混沌控制

为有效地抑制永磁同步电动机系统的混沌行为,基于有限时间理论和LaSalle不变集定理设计了一种自适应控制器。分析了永磁同步电动机系统的混沌动力学特性,确定了系统处于不同运动状态的参数域;在理论上证明该控制器能够在有限时间内稳定到平衡点且能自动跟踪系统平衡点;仿真实验证明,该控制方案形式简单,快速性更好,稳定性更高。研究结果对保证永磁同步电动机的稳定运行具有重要意义。     

基于小波变换与回归分析的融合GNSS水汽、风速和PM10要素的PM2.5浓度模型

PM2.5浓度时空演化分析有助于认知大气污染的发展和现状.由于我国PM2.5浓度监测起步较晚,积累数据短,有必要利用其它已有数据开展PM2.5浓度模型研究.PM2.5浓度变化受到内部因素与外部气象条件的影响.本文以河北省为例,选择PM10为影响PM2.5浓度变化的内部因素、水汽与风速为PM2.5浓度变化的外部气象条件,融合三种要素构建多变量PM2.5浓度模型.开展了PM2.5与PM10、水汽、风速的相关性分析,鉴于水汽值存在季节性差异,利用小波变换对水汽序列分解重构后再开展PM2.5与水汽的相关性分析.采用回归分析方法构建了融合PM10、水汽、风速的PM2.5浓度多变量预测模型,利用PM2.5实测值进行了模型的可靠性检验.研究发现:PM2.5与PM10、小波变换分解重构后的水汽呈正相关,与风速呈负相关;与PM2.5浓度实测值相比,多变量模型PM2.5浓度预测精度优于单变量模型;对于PM2.5浓度分级预测效果统计,在大气空气质量为良、轻度污染、中度污染的情况下,多变量模型PM2.5浓度预测效果较好.基于多变量要素模型反演的PM2.5浓度序列可用于河北省大气污染变化分析.     

混合系统状态模型与对象模型的分析研究

为充分完全的建模混合系统的特性,提出从不同角度对混合模型进行建模。在此理论基础上,对混合系统进行两种不同模型的建模:基于自动机的状态模型,以及从系统理论出发的混合系统对象模型,并建立这两种模型的形式化表达,以此表达为基础,进一步分析了这两种模型之间的相互关系,以及它们的特点和应用范围。为混合系统建模及其应用提供理论参考。最后通过一个应用实例证实两种模型的正确和有效。