热力对象建模与控制仿真研究

系统介绍了仿真平台的构成及共享内存设计、多编译器嵌入、多进程多任务设计等核心技术。该平台通过OPC技术,实现与Matlab/Simulink的通信,并以水位三冲量调节系统为例进行了仿真建模。经应用实践表明,该系统稳定可靠,通用性强,能够满足实际热力系统建模与控制方案设计的需要。     

模糊软切换控制的汽车SBC研究

研究了电子感应控制汽车制动系统(SBC)的模糊和滑模变结构控制方法。根据模糊推理估计集成不确定边界,利用双曲正切函数代替符号函数实现软切换连续控制。设计了模糊软切换控制汽车SBC制动系统,使用Matlab/Simulink软件进行计算机仿真,并在试验台上进行制动性能试验。结果表明仿真结果和试验台上的试验结果基本一致;减小了抖振,制动平稳,制动距离和制动时间短,能有效改善汽车制动性能。     

基于ADAMS的双足机器人建模仿真方法

针对机器人实验过程中物理实验成本较高而建模仿真不够精确的问题,提出了一种将SolidWorks绘制的虚拟样机和由Matlab/Simulink建立的基于ZMP理论的控制系统导入动力学仿真软件ADAMS进行联合仿真的方法。该方法有效地克服了ADAMS建模尺寸精度小的问题,能够发挥3个软件的优势,提高系统的动态响应能力,实现机器人实体和活动环境的高精度建模。     

高职高专课程中引入Matlab/Simulink教学探讨

从高等职业教育以职业实践为主线的人才培养模式的角度,分析了在高职院校中开展项目教学法的现实意义和必然趋势,以及Matlab/Simulink仿真软件的实际使用价值,同时提出了在高职课程中引入Matlab/Simulink教学的必要性和可行性。以机电一体化专业为例,分析并研究了如何在高职课程教学中融入Matlab/Simulink仿真软件的教学,同时结合当前教育现状提出了开设仿真软件教学存在的问题。     

具有浮动限幅特性直流伺服系统的稳定性分析及仿真研究

建立了具有浮动限幅特性直流伺服系统的数学模型.基于描述函数的概念和方法进行了稳定性分析,结果表明浮动限幅特性可能引起系统不稳定.基于Matlab/Simulink仿真环境进行了仿真研究,确定了在阶跃和斜坡输入信号作用下系统稳定运行的范围及获得的性能指标.     

主动转向系统的变传动比设计及电机控制研究

针对传统变传动比曲线会造成电机角加速度波动的问题以及主动转向系统需满足响应速度快、鲁棒性强的要求,首先采用基于函数模型拟合的思路,构造反正切函数模型,通过最小二乘法对基于固定稳态转向系统增益的变传动比曲线进行局部拟合,使得两者在中速段达到最佳逼近。然后根据拟合变传动比曲线设计了全局快速Terminal滑模鲁棒控制律,实现对电机角位移信号跟踪。最后建立Matlab/Simulink仿真模型。与PID算法的对比实验结果表明:全局快速Terminal滑模控制算法响应快、无超调、无抖振,在各种工况下能准确、快速跟踪位置信号。由此可见:拟合变传动比曲线能明显改善电机角加速度的波动;全局快速Terminal滑模算法适用于主动转向系统的角位移控制。     

双馈风电机组并网特性仿真研究

为确保并网型双馈风力发电机（Double Fed Induction Generator，DFIG）在系统电压骤降和短路故障下能够稳定运行，在分析双馈风力发电机组整体模型结构的基础上，采用桨距角控制策略，通过调节叶片与风向的夹角，降低风力机组输出的机械功率，控制发电机发出的功率，改善其并网特性以确保并网风电场稳定运行.最后，在Matlab/Simulink仿真平台上搭建模型进行仿真计算.仿真结果表明了双馈风电机组具有一定的动态适应能力，从而验证了控制策略的有效性，体现了对系统暂态电压稳定性的贡献.     

改进指数趋近率的PMSM矢量控制研究

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)为具有强耦合特点的非线性系统。传统矢量控制方法存在转速超调量大、抗扰动性能较差的问题。基于PMSM的数学模型,对比了现今常用的几种滑模控制器的特点,通过改进一般指数趋近率得到新型指数趋近率的滑模控制器模型,数学推导证明其稳定性并在Matlab/Simulink环境中搭建仿真模型。与一般的指数趋近率相比,改进的指数趋近率滑模控制器控制永磁同步电机具有超调量小、转速响应快的特点,并且能很好地抑制外界干扰,验证了结论的正确性。     

基于鲁棒补偿RBF网络的IEHB系统液压力控制

随着车辆电动化与智能化的发展,集成式线控液压制动(IEHB)系统已成为制动系统的发展趋势。由于电动主缸的引入,导致IEHB系统进行压力调节时非线性特性增强,难以实现对轮缸液压力进行精确控制。为此,在对IEHB系统电动主缸非线性分析基础上,提出了一种可行的轮缸压力控制方案。通过采用非线性鲁棒补偿RBF网络的策略,对电动主缸进行控制,同时对液压调节单元关键部件采用开关控制,实现了IEHB系统的轮缸压力控制器设计。通过AMESim与Matlab/Simulink联合仿真平台,对该IEHB系统在不同工况下压力响应跟随闭环特性进行仿真验证。结果表明:所提出的轮缸压力控制策略与电动主缸采用PID控制策略相比展现出更好的追踪表现和鲁棒性。     

纯电动汽车复合电源功率分配策略研究

对蓄电池、超级电容常用复合电源结构进行分析,确定蓄电池与超级电容复合电源结构,根据复合电源系统设计理念提出复合电源系统总体结构。根据原型车参数对超级电容和DC/DC变换器进行设计与选型,制定复合电源约束条件。在此基础上,设计了一种将逻辑门限值控制策略和基于车速的功率分配控制策略相结合的新的功率分配策略。在Matlab/Simulink环境下搭建复合电源功率分配策略模型,并搭建超级电容-蓄电池复合电源系统模型。在原型车路试工况和UDDS工况下对复合电源系统供能进行仿真。仿真结果表明:在此功率分配策略下,超级电容很好地起到辅助蓄电池输出功率的作用。最后根据复合电源系统总体结构,搭建复合电源系统试验平台并进行试验,验证了功率分配策略的可行性。     

基于变速积分PID的KRG速比控制策略研究

以新型锥环无级变速器为研究对象,针对在车辆速比变化较大工况下目标速比阶跃输入对实际速比影响较大的情况,采用变速积分PID控制器对锥环无级变速器的速比进行控制。通过Matlab/Simulink建立整车仿真模型和变速积分控制器模型,对急加速和全减速两种典型工况进行仿真分析,验证整车仿真模型和变速积分速比控制策略的正确性。基于dSPACE系统对搭载锥环无级变速器的样车进行实车试验,将试验结果与仿真结果对比,验证速比控制策略的可行性。     

车身姿态补偿半主动控制

基于某矿用自卸车,建立了非线性半主动油气悬架三轴9自由度整车模型,以天棚控制算法和模糊控制算法为基础,设计了车身姿态补偿控制策略,对半主动油气悬架的阻尼力进行控制。在Matlab/Simulink中对控制策略的效果进行仿真验证。仿真结果表明:当车辆在D级路面以36 km/h的速度行驶时,相比于传统被动油气悬架,所设计的车身姿态补偿控制策略使车身垂向加速度优化了22. 89%,俯仰角加速度优化了20. 46%,侧倾角加速度优化了18. 87%,车身俯仰角优化了19. 61%,车身侧倾角优化了15. 66%,达到了较好的车身姿态控制效果。硬件在环仿真试验结果与Simulink仿真结果一致,验证了车身姿态补偿控制策略的实际可行性。     

基于人机共驾的车道保持驾驶辅助系统

针对驾驶员因疲劳、分心以及横向风等因素,无意识地使车辆偏离车道线的问题,提出了一种通过固定的共驾系数实现辅助驾驶系统与驾驶员之间人机共驾的车道保持驾驶辅助系统研究方法。为了模拟驾驶员分心、疲劳状态,建立了驾驶员模型。在驾驶员模型的基础上,采用分层控制方法设计车道保持驾驶辅助系统。上层控制器利用模型预测控制方法设计转向角矫正策略;下层控制器根据上层控制器计算的期望横摆力矩对车辆进行防侧翻稳定性控制。搭建CarSim与Matlab/Simulink联合仿真平台,设计不同行驶工况,并分别采用人工驾驶和辅助驾驶2种方式进行仿真试验,仿真结果表明:无论在高速、低速或者低附着系数路面,当人工驾驶的车辆偏离车道中心线时,驾驶辅助系统均能及时矫正车辆的行驶方向,保证车辆稳定地跟踪车道线。     

基于滑模控制的三轴重型汽车平顺性优化研究

建立了基于半主动悬架的9自由度三轴重型汽车垂向动力学模型,为提升其平顺性,针对该重型汽车模型设计了滑模控制系统,对悬架阻尼力进行控制。该控制器以天棚阻尼系统为参考,使重型汽车振动响应跟随参考系统。基于Matlab/Simulink软件对滑模控制系统进行验证,在B级路面不同车速工况下进行响应分析。结果表明,所建立的控制器在不同车速下,均能有效改善车辆垂向加速度、俯仰角速度和侧倾角加速度。     

效率最优的混合动力客车控制策略研究

针对某款双行星排式混合动力耦合系统的城市公交客车为研究对象,分析动力耦合机构的工作特性,利用杠杆理论建立电机与发动机理想转矩分配数学模型,提出了基于动力传动系统效率最优能量管理策略;同时,结合模糊智能控制对动力耦合系统进行优化控制。在Matlab/Simulink中搭建整车控制策略模型,并在AVL/CRUISE环境下搭建整车性能仿真模型。仿真结果表明:在中国典型城市公交工况下,车速跟随较好,动力耦合系统各动力源协调工作,发动机工作在高效区间,且动力电池SOC能够稳定在设定的范围附近波动,与该城市公交车试验结果相比,节油率提高了23.4%,提升了燃油经济性。     

基于垂向载荷转移率的微型客车侧倾敏感性研究

在Matlab/Simulink软件环境下建立某微型客车三自由度侧倾模型,分析车辆结构参数、道路输入参数及驾驶员输入参数对车辆侧倾倾向性的影响。利用干路面蛇形试验数据对所建立的仿真模型进行验证,通过J-turn试验和鱼钩仿真试验(fish-hook)分析车速、转向盘转角对车辆侧向加速度、车身侧倾角等侧向稳定性输出参数的影响。同时提出动态垂向载荷转移率(VTRd)作为侧倾敏感性因数,分析车辆结构及运行参数对微型客车侧倾敏感性的影响。结果表明:悬架侧倾刚度对侧倾敏感性影响最为明显;结合驾驶员对转向盘转角的输入,车辆的侧倾变化趋势对车速的变化比较敏感,当车速增加到80 km/h以上时,较小的转向盘转角变化就会使车辆发生侧倾。     

智能悬架模块切换及底层控制器算法研究

为了满足车主在不同路况下对车辆悬架性能的需求,通过提出一种新型的智能悬架系统,结构上包括切换控制器以及主动控制、馈能2个子模块。顶层控制器采用单-双阈值的模块切换策略,根据路况匹配功能模块;底层分别采用BP-PID算法、LQG算法控制相应的功能模块。在Matlab/Simulink软件中对底层控制器进行仿真,结果表明:所设计的智能悬架系统在B级路面能够改善汽车平顺性,在D级路面能够有效提升汽车综合性能,底层控制器的设计符合要求。     

基于工况的双电机参数匹配与控制策略研究

针对单电机直驱系统高效区利用不足的问题,以某款纯电动城市客车为例设计了一种同轴双电机系统,基于行驶工况分析进行参数匹配,根据电机高效区提出了基于规则的转矩控制策略。运用CRUISE和Matlab/Simulink软件分别建立整车模型和同轴双电机系统控制策略模型,进行动力性和经济性仿真。仿真结果表明:同轴双电机系统满足整车动力性要求,与单电机相比具有更好的经济性。     

CarSim和Matlab/Simulink联合仿真分布式驱动电动车ACC研究

为实现分布式驱动电动车的自适应巡航控制(ACC)功能,基于Matlab/Simulink搭建ACC控制策略,采用分层控制方法,首先设计上层控制器,根据目标车辆运动状态信息分别计算巡航和跟车模式下的期望加速度,然后根据不同模式间的切换逻辑和下层控制器,计算对应模式下的四轮驱动力矩和制动压力,最后通过CarSim和Matlab/Simulink联合仿真进行模型验证。验证结果表明:该模型可以在巡航和跟车结合的综合工况下实现良好的自适应巡航控制。     

轮毂电机电动汽车再生-液压复合制动系统协调控制策略

为保证制动过程中轮毂电机电动汽车的制动控制效果,充分利用电机再生制动控制精准高、响应迅速的优势,对再生-液压复合制动系统的制动性能进行了数学建模与仿真分析。首先,建立了包含再生-液压制动复合制动系统的单轮纵向动力学模型;其次,考虑驾驶员制动需求和路面条件,提出可用于3种典型制动工况(轻度、中度和重度制动工况)下的复合制动系统协调控制策略;最后,在Matlab/Simulink软件中模拟3种典型制动工况下采用所提出协调控制策略的汽车制动过程。仿真结果表明:所提出的控制策略能满足驾驶员制动意图,在充分利用电机控制精度高和响应时间短的优势的前提下,保证轮毂电机电动汽车的制动控制效果。