四轮轮毂电机驱动电动汽车建模与联合仿真

利用Carsim和Matlab/Simulink搭建驾驶员闭环控制的四轮轮毂电机独立驱动电动汽车仿真模型;根据轮毂电机驱动电动汽车特点,建立轮毂电机模型、速度控制模型和整车模型;设计横摆力矩控制器和力矩分配控制策略,实现联合仿真的接口设置;最后利用双移线工况验证了所开发模型的正确性和转矩分配策略的有效性。     

四轮轮毂电机驱动电动汽车扭矩分配控制

根据四轮轮毂电机驱动电动汽车驱动刷动力矩独立可控的特点,采用层次化结构的控制分配方法,优化分配驱／制动扭矩来提高车辆的操纵稳定性．控制器由运动控制器和控制分配器组成,其中运动控制器根据车辆状态产生所需总横摆力矩,控制分配器优化分配各轮上的驱／制动扭矩,同时考虑了各种执行器的约束条件．仿真结果表明：采用层次化结构的控制分配方法充分利用了垂直载荷较大的轮胎摩擦圆,降低了总的轮胎利用率,提高车辆的操纵稳定性．与平均分配的方法相比,稳定性控制效果更佳．     

四轮驱动电动汽车永磁无刷轮毂电机转矩分配

四轮驱动轮毂电机电动汽车采用4个永磁无刷轮毂电机驱动,根据轮毂电机的反电势接近正弦波的特点,采用磁场定向控制方法可以实现最大转矩电流控制。该文在永磁同步电机磁场定向控制效率模型的基础上,提出了相同转速转矩下的多永磁同步电机系统效率模型,根据此模型证明了多永磁同步电机系统相同转速下转矩平均分配可使电机系统效率达到最优。将此结论应用到四轮驱动电动汽车轮毂电机转矩分配研究中,通过仿真和实车测试进行验证。仿真和试验结果证明,平均分配永磁无刷轮毂电机转矩可使整车效率最优。     

轮毂电机驱动电动汽车耦合动力学特性参数灵敏度分析

以两后轮轮毂电机驱动电动汽车为研究对象,考虑车辆动力学纵向、横向和垂向的主要耦合因素,建立了整车16自由度非线性耦合动力学模型;并基于Adams/Car对模型的正确性进行了验证。在此基础上,以侧向加速度、横摆角速度、侧倾角、俯仰角、垂向加速度及轮毂电机定转子间的相对位移为评价指标,对前后悬架刚度、车身与电机质量比、定转子质量比、轴承与轮胎刚度比对动力学评价指标的影响进行分析。在分析各项系统参数对动力学评价指标影响的基础上,采用扰动法对各项系统参数进行灵敏度分析。结果表明,对侧向加速度和横摆角速度影响最大的均为定转子质量比,灵敏度分别为4×10-3和1.21×10-2;前悬架刚度对侧倾角和垂向加速度的影响最大,灵敏度分别为2.69×10-2和2.06×10-2;后悬架刚度对俯仰角的影响最大,灵敏度为2.9×10-3;定转子质量比对两轮毂电机定转子间的相对位移最为敏感,灵敏度分别为9.550 2×10-7和1.007 3×10-6。为后续轮毂电机驱动电动汽车结构参数优化设计及动力学控制的进一步研究奠定了理论基础。     

基于JMAG的电动汽车轮毂电机铁损分析

针对电动汽车轮毂电机负载下的铁芯损耗问题,提出基于JMAG的电磁分析方案。采用控制变量的方法,通过JMAG-Express参数化模块,组建参数化电机模型,在轮毂电机负载状况下,通过JMAG-Designer和JMAG-RT软件联合仿真,对轮毂电机的铁损进行定量分析,并得出电机铁损对电机效率的仿真数据。结果表明:电机铁芯的材料及其厚度影响着电机的铁损,从而影响电机的效率,即硅钢片材料厚度越小,牌号越低,铁损值越小,在电机的高效区(≥80%)范围内对电机效率的影响越大。由此,可为电动汽车轮毂电机的优化设计和正确选型提供理论依据和实践指导。     

五相感应电机建模与仿真

采用广义两相实变换对五相感应电机的模型进行了推导，导出的结果是：对称多相感应电机的（α，β）平面的模型与三相电机完全相同，而广义零序分量不实现能量转换，只产生定子损耗。仿真结果表明，不平衡正弦供电时，存在转矩脉动，零序分量和较大的相电流不平衡。     

基于狼群算法的轮毂电机故障诊断方法

针对电动汽车复杂多变的行驶工况及轮毂电机特殊的运行环境极易影响车辆行驶安全的问题,研究一种有效的轮毂电机故障诊断方法非常重要.由于单一特征参数传递的信息往往具有局限性,提出了一种基于狼群算法的多特征参数融合诊断方法.基于常见的故障诊断用特征参数在轮毂电机不同运行状态下Weibull分布的重合程度,选取多个灵敏度高的特征参数,然后通过狼群算法对多个特征参数融合,最后根据多特征参数融合信息的Weibull分布诊断其是否有故障及故障程度.搭建了轮毂电机漏电故障试验系统,进行了漏电故障试验.结果表明,基于狼群算法的多特征参数融合诊断方法可以有效识别区分轮毂电机的电气故障.     

基于自适应模糊PID方法的轮毂无刷直流电机控制与仿真

针对轮毂式电动车用永磁无刷直流电机转速PID控制精度低、控制不稳定和响应滞后等特点,根据轮毂电机参数的变化,利用模糊控制对PID参数进行在线自适应调整,提出了一种基于自适应模糊PID的转速控制方法,获得了高精度的转速控制。首先分析永磁无刷直流电机的动态数学模型,在MATALB/Simulink平台下,将模型按功能进行子模块建模,并通过与S函数相结合构建无刷直流电机的转速自适应模糊PID的双闭环控制系统模型,最后考虑车辆实际行驶情况,进行了电机系统运行工况的仿真分析。结果表明,采用自适应模糊PID控制无刷直流电机,能够实现控制精度高、响应速度快、无超调,且系统对干扰和参数变化具有较强的鲁棒性,明显改善对电动车用轮毂驱动电机的控制效果,提高电动车辆行驶的操纵性和稳定性。     

基于MATLAB／SIMULINK交流电机调速系统的建模与仿真

利用MATLAB／SIMULINK构造交流电机调速系统仿真模型，仿真系统采用易扩展的模块化设计，并增设观察器、观察参数变化对系统的影响。该方法模型简单，可在改变所有参数，并能方便地验证各种调速方案，据此选出高效的高速设计方案。     

基于MATLAB/Simulink的氢燃料电池系统建模与仿真

车用氢燃料电池在实际应用中易受外界环境和工况变化的影响,存在电压输出不稳定、大滞后性以及燃料安全性等问题,严重阻碍了燃料电池的商业化应用推广.建立更为准确的燃料电池系统模型能够更有效地进行仿真与优化.采用机理建模和辨识建模相结合的方式建立了氢燃料电池系统模型,依据电堆的实际情况建立了输出电压、输出功率的半经验模型;根据燃料电池系统的工作原理,建立了燃料电池空气供给系统和氢气供给系统的机理模型,并在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真分析.结果表明:该模型能有效反映电堆运行的工作压力、电堆温度、阴阳极工作压力差以及氧气过量比等关键参数的静、动态变化,进而绘制不同工况下的输出电压、输出功率随负载电流的关系曲线图,从得到的关系曲线图中,得出不同参数的变化对燃料电池运行的影响结果.     

内置悬置轮毂电机驱动系统参数灵敏度分析

轮毂电机驱动电动汽车将电机、轮毂、减速机构等集成于车轮内,这种高度集成不仅会造成非簧载质量的增加,路面激励引起的轮毂电机气隙不均匀还将导致电磁振动激励的进一步恶化.针对上述问题,基于笔者前期提出的一种新型内置悬置系统的电动轮拓扑结构方案,文中建立了新型电动轮车辆振动模型,推导出了多质量系统车身加速度、车轮相对动载、悬架动挠度及定转子相对位移等车辆平顺性指标对路面不平度速度输入的频响函数,通过车辆平顺性指标对电机质量、定转子质量比、轴承刚度、悬置元件刚度等重要结构参数的灵敏度分析,了解系统参数对各平顺性指标的影响.结果表明:悬置元件的阻尼对车身振动加速度和悬架动行程影响最大,其灵敏度分别达到10.33和10.21;定转子相对位移对轮毂轴承刚度最为敏感,其敏感度达到12.07;轮胎动载则对电机总质量最为敏感,其敏感度达到10.49;上述各参数中,电机定转子质量比对各振动响应量的影响均较小.     

轮毂电机驱动多轴越野车辆总体技术探讨

通过分析军事发展与装备建设历程,以及对国内外多轴越野车辆的发展现状的介绍,初步确定以轮毂电机驱动为技术特征的多轴越野车辆是未来轮式装备发展的重要方向.进一步阐述轮毂电机的使用为车辆带来的优势,并针对构建智能化整车综合控制策略、提升车辆操纵稳定性与行驶平顺性、拓展新的试验验证技术以及发挥动力柔性化传递特点等当前亟待突破的总体技术进行初步分解和归纳,提出相应的技术解决途径与研究方向,为装备相关技术的发展提出新构想与新建议.     

基于Simulink的四相开关磁阻电机传动系统仿真

在分析SR电动机数学模型及传动系统结构的基础上,通过Simulink建立了位置传感器、功率变换器、SR电动机等模型.将这些模型进行组合,搭建出了APC控制方式的仿真系统.对此模型进行仿真的结果证明了系统的可行性,为四相8/6极开关磁阻电机实物设计提供了一种有效的参考.     

四轮毂电机独立驱动车辆转向电子差速控制

对四轮毂电机独立驱动车辆全轮转向电子差速控制策略进行研究.通过对转向运动学进行分析,建立了3自由度转向动力学模型,构建了四轮毂电机独立驱动车辆电子差速控制系统,提出了神经网络PID(NNPID)电子差速转速转矩综合控制策略,计算四轮目标转速,采用4个神经网络PID控制器,协调分配四轮毂电机的转矩,实现电子差速控制的转向.对于不同给定转向角和车速的仿真结果表明,该策略可以提高车辆低速转向的操控性和平稳性.     

电动汽车电机驱动系统传导电磁干扰建模

电磁干扰是当前电动汽车电机驱动系统设计所面临的一大挑战. 为了在系统设计初期验证电磁干扰抑制技术的有效性和可行性,文中提出了一种基于端口阻抗测量的电机驱动系统SPICE等效电路建模方法. 根据系统部件的物理结构,建立了高压屏蔽线缆模型、电机控制器模型和驱动电机模型,通过实验验证模型的精度. 将部件模型组合在一起,构建了完整的电机驱动系统传导电磁干扰预测模型. 依据GB/T 18655-2016《车辆、船和内燃机无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限值和测量方法》和GB/T 36282-2018《电动汽车用驱动电机系统电磁兼容性要求和试验方法》进行了系统带载传导电磁干扰仿真和实验,验证模型的准确性.      

车用永磁轮毂电机解析建模与齿槽转矩削弱

为了提高永磁电机设计和优化的效率,避免有限元软件建模、计算耗时长的缺点,建立了定子齿上开有辅助槽的表贴式永磁电机的解析模型。在二维极坐标下以矢量磁位为位函数,在各个子域建立拉普拉斯方程或泊松方程,根据分离变量法求解各子域矢量磁位的表达式,并利用各子域的边界条件求得相关的谐波系数,推导了该永磁电机模型空载下的气隙磁通密度、齿槽转矩、磁链和反电动势公式。然后,计算了一台车用轮毂外转子32极48槽永磁电机在空载下的气隙磁通密度、齿槽转矩、磁链和反电动势,并通过有限元法和齿槽转矩实验验证了解析模型的有效性和精确性。此外,基于解析模型优化了该轮毂电机的齿槽转矩,将齿槽转矩削弱了37.2%。     

基于Simulink的OFDM通信系统仿真

正交频分复用（OFDM）是四代移动通信的核心技术,它是实现多媒体业务发展的基础．讨论了如何利用Simulink进行OFDM系统仿真,并给出了具体的仿真模型．利用仿真模型得到OFDM差错性能分析结果,通过对结果的分析,提出了改善性能的方法．     

Simulink环境下倒立摆控制系统建模与仿真

由驱动小台车带动的一维倒立摆系统是一个非线性、不稳定的系统。对该系统的控制常常被用来对各种不同的控制方法进行验证。本文针对倒立摆标准设计问题中标称系统的控制，设计全状态反馈控制器，使系统能够满足性能指标的要求。在MATLAB环境下，建立Simulink仿真模型对系统进行仿真，得到了满意的结果。并就所设计的控制器对摩擦系数等参数摄动的适应性进行了研究，得出一些有益的结论。     

基于Simulink的液压控制系统的建模与仿真

四通阀控液压缸是液压控制系统中最常见的动力机构，本文根据其工作原理推导出了该控制系统的动态响应数学表达式．以MATLAB中动态仿真工具S1MULINK软件包为开发工具，将其应用于该系统的动态响应计算中，并给出了动态仿真结果，为液压控制系统的仿真计算提供了一种更加通用、准确、快捷的方法，实现了液压控制系统动态响应的智能设计．     

Hexapod型隔振系统的建模与仿真

以Hexapod压电智能主动隔振平台系统在航天器高精度隔振和定位中的应用为基础,建立了Hexapod型隔振平台的虚拟样机。用MATLAB设计了控制系统,并介绍了控制系统的控制算法。通过MATLAB与ADAMS的结合,对Hexapod压电智能隔振和定位系统进行了仿真,得到了该隔振平台在低频（2—50Hz）时的隔振仿真结果,结果表明了该系统在航天器低频隔振上的有效性。