三相电源整流器系统故障诊断仿真研究北大核心CSCD

针对三相PWM整流器系统状态不易跟踪估计和故障重构问题,为保证供电系统的安全,提出了采用滑模观测器控制技术的诊断方法。首先,利用整流器开关函数和占空比两种数学模型描述方法,并基于三相电压型PWM整流器拓扑结构和工作原理,建立了PWM整流器的交流数学模型;其次,采用滑模控制技术和等价输出注入方法,通过构造滑模观测器,实现了对系统状态跟踪和估计的目的。之后,在状态估计的基础上,给出了一种故障重构的方法,实现了系统故障重构的目的;最终,通过实例仿真,验证了使用滑模观测器能够快速跟踪整流器系统状态,准确诊断系统故障信号,为保证供电系统安全提供了科学依据。     

基于高压应力的氮化铝MEMS压电微扬声器北大核心CSCD

基于微电子和微机械加工工艺制备了一类氮化铝AlN(Aluminum Nitride)压电微扬声器。研究了器件薄膜残余应力对器件性能的影响,采用带有高残余压应力的高c-轴取向氮化铝薄膜分别作为器件压电层和支撑层增大微扬声器的输出声压,同时利用工艺手段控制整体薄膜残余应力进一步增大器件输出声压。该微扬声器的悬膜直径仅为1.35 mm,厚度为0.95μm。在开放空间内,采用声压级检测仪对该微扬声器的输出声压级SPL(Sound Pressure Level)进行扫频测试(频率范围:0.5kHz～20 kHz)。测得单个微扬声器在距离为10 mm处,20 Vpp驱动电压下最大输出声压级约为75 dB。测试结果显示该氮化铝压电微扬声器在耳机、智能手机和可穿戴设备等方面都具有潜在的应用前景。     

可用于压电发电的振动测试与复现的研究

该文介绍了压电发电获取振动能的现状,近年来,人们对绿色能源的需求越来越大,利用压电发电获取环境中振动能成为研究焦点。阐述了压电发电基本原理,压电发电是利用了压电材料的正压电效应。设计测试系统实地测试了路基振动波形并探讨了在实验室中复现所测振动波形的方法。     

汽车曲面参数化造型优化仿真研究北大核心CSCD

对汽车曲面参数化造型进行优化,可提高汽车外观造型优化设计的质量。由于汽车造型曲面参数有多种,如有一个参数发生变化,汽车曲面造型容易发生变化。采用传统的方法对汽车曲面参数化造型设计时,主要通过建立车身曲面数学模型实现的,忽略了曲面参数之间的关联,导致设计误差大的问题。提出采用B样条理论的汽车曲面参数化造型设计方法。首先建立汽车车身曲面数学模型,依据给定的车身曲面型值点和边界条件反求出汽车车身曲面的特征网格点矩阵,其次,计算出汽车车身曲面的所有特征网格顶点,最后利用自由变形技术,将汽车曲面参数三维模型的六面体空间分配到固定的网格参数坐标,通过调整控制点促使模型产生变形效果,有效的实现汽车曲面参数化造型优化设计。仿真结果表明,改进的汽车曲面参数化造型设计方法有效的提升了汽车造型设计的效率。     

基于EM-Plant的汽车生产线BDC仿真北大核心CSCD

在汽车生产过程中,汽车的生产节拍是对汽车生产效率的一项非常重要的影响因素,之前人们往往通过手工计算得到合适的节拍,其过程繁琐且往往不易正确。针对这样的情况使用Em-Plant软件建立立体车库的整体模型,在模型中通过simtalk汇编语言进行编程完成仿真模型的控制系统。该控制系统主要作用是对车身进库前的库号进行选择和判断,判断完毕后将其送入相应的轨道,以及判断汽车与滑撬进出库时的任务的优先级和实现堆垛机在执行任务时的具体运动过程。将所有的程序集成在模型中,彼此相互协,相互调用以实现仿真模型的运动。从而我们可以在虚拟的环境下改变生产节拍进行仿真以得到最高的生产效率。     

压电发电器建模研究

压电发电器的优化设计必须以模型为基础。提出了一种新的压电发电器模型建立方法,运用该方法分别推导出2种结构的压电发电器的性能参数表达式,实验数据与表达式计算结果比较吻合,证明表达式可以用于压电发电器的性能预测。通过对输出参数表达式进行深入讨论,得出压电发电器的一般特性和相关参数与发电器性能参数之间的关系,可指导压电发电器的优化设计。     

飞机液压能源系统振动特性优化控制仿真北大核心CSCD

液压能源系统振动引起的管路失效问题突出,严重威胁飞机液压系统的可靠性。为了深入研究液压系统振动特性的优化控制,考虑了频率相关摩擦模型的传递矩阵法计算流体管路的频率特性,同时采用面向对象的编程思想,在Visual Studio 2010/MFC软件开发平台上,自编基于流程图的飞机液压能源系统振动特性仿真软件(HCAD-1.0),为液压系统振动特性分析提供了方便、快捷的途径。对国内某型飞机液压能源系统振动特性进行仿真对比分析,结果验证了缓冲瓶和支管对压力脉动的优化控制作用,为液压能源系统振动特性优化控制提供了科学依据。     

卫星姿态控制性能优化仿真研究北大核心CSCD

在气浮式模拟平台的地面模拟卫星的位姿控制问题的研究中,为提高地面模拟卫星的位姿控制精度及收敛速度,解决超调和振荡等问题,通过对传统极限环形状的优化设计,提出了双极限环相对位姿控制算法。首先,建立了地面模拟卫星的位姿控制系统数学模型。然后,基于相平面最优控制,通过使相点收敛于原点将传统的极限环变为经过原点的双极限环,并提出了采用双极限环的相平面控制策略,对相点的运动路径进行了理论分析,证明了控制算法的收敛性,得到了双极限环控制算法可以有效提高控制精度、减小超调的结论。最后开展数值仿真工作,通过对比双极限环控制方法和相平面最优控制方法的控制性能,验证了改进方法的有效性。     

铸铝电解槽电压过程控制仿真研究北大核心CSCD

在电解铝的实际生产过程中,由于不能实时监控槽电压的变化情况,容易发生电压摆动的问题。为了实时监控槽电压的变化以及预防电解槽的电压摆,提出了基于主成分分析(PCA)的极限学习机(ELM)多神经网络结构模型,用于铝电解生产过程槽电压预测。一方面,将极限学习机方法同主成分分析方法相结合,将高维输入变量压缩处理为低维主元变量,简化极限学习机模型,提高主成分分析极限学习机(PCA-ELM)算法的泛化性能。另一方面,将多个PCA-ELM子神经网络按照连接权值综合起来,建立铝电解生产过程槽电压的预测模型,进一步提高多神经网络模型的预测能力和预测精度。通过实际数据仿真结果表明,多神经网络预测模型能够准确的实时监控槽电压以及预防电压摆。     

电梯再生电能的储能回收控制策略研究北大核心CSCD

电池储能是电梯再生能量回收利用的有效方式,针对应用中储能系统容量优化问题,基于回馈电能功率/能量以及变换器电压等约束条件确定电池组边界条件。在此基础上,通过引入制动电阻辅助分流以及电压动态调整的方法,研究了吸收释放再生电能过程的控制策略,并在Matlab/Simulink中搭建仿真模型。仿真结果表明该控制方法可在稳定直流供电网电压的前提下实现再生能量的高效利用,同时有效减少电池系统容量和成本。     

爆破炸药环型药型罩设计仿真研究北大核心CSCD

在爆破药罩优化设计中,中空环型药型罩能够实现对靶板的大口径切割,可用于串联战斗部前级装药,但实际应用中存在环型药型罩内壳体汇聚对后级战斗部造成侵彻毁伤,环形射流对间隔靶板的后续侵彻能力不足。为解决以上问题,设计一种环型-球缺组合药型罩作为新型前级聚能装药,利用LS-DYNA软件对组合药型罩的成型及侵彻双层间隔靶板过程进行数值仿真,分析对比不同起爆方式及曲率半径下组合药型罩的成型机理。仿真结果显示,环形起爆方式优于中心与环形组合起爆方式;曲率半径由大到小的中心球缺罩可依次形成长杆EFP、杆式侵彻体等毁伤元,高速杆式侵彻体对间隔靶板侵彻效果更好。上述组合式药型罩从结构上消除了原药型罩内壳汇聚形成的侵彻毁伤问题,并对周向的环型罩产生环形射流主要用来对目标外层壳体切开孔洞,中心的球缺罩产生高速杆式侵彻体起到增强对目标间隔结构的后续侵彻毁伤作用,结果为实现目标的多模毁伤效应研究提供了科学依据。     

移动通信目标信号实时识别仿真研究北大核心CSCD

移动通信目标信号的准确识别,可加强网络的管理与监控。移动通信目标信号的准确识别的重点是识别率较高的强识别器,而传统的贝叶斯算法中不能通过计算移动通信目标信号样本的权重和分布,将弱识别器通过迭代算法组合成强识别器,导致移动通信目标信号的识别精度下降。提出一种基于机器学习的移动通信目标信号实时识别方法。依据ID3算法将移动通信目标信号中具有最高增益的数据属性定义为当前移动通信网络数据流节点的识别测试数据属性,选取具有代表性的属性特征形成子集进行机器学习,并利用SVN算法将移动通信网络中目标信号的识别问题转换为求解目标信号特征高维空间的最优"超平面"问题,并通过迭代运算用几个弱识别器组建出一个实时信号识别率较高的强识别器,有效的完成了移动通信目标信号实时识别。仿真结果表明,基于机器学习的移动通信目标信号实时识别方法为网络稳定运行提供了有力的支持。     

弹丸制导弹道优化建模仿真研究北大核心CSCD

弹丸制导弹道建立是制导武器系统优化设计的基础和关键。由于制导武器系统的稳定性能存在随机性,传统的制导弹道仿真模型采用单一仿真方法,建立在地面发射系,忽略了地球自转引入的科氏加速度,模型精度有限,无法满足工程应用需求。提高仿真精度,优化仿真模型是技术难点。为解决制导弹药弹道模型仿真系统与飞行试验误差大等问题,提出考虑地球自转引入的科氏加速度,在发射惯性系建立质心运动学与动力学模型,通过M文件与Simulink交互使用的方法优化仿真模型,提高模型精度。仿真得到弹道数据相对误差小于1%。仿真结果表明,建立的弹道模型与实际弹道拟合程度较好,可准确反映弹体在空中的实际飞行状态,能够满足工程研制需求。     

四轮驱动电动汽车性能仿真与实验研究北大核心CSCD

针对四轮驱动电动汽车性能优化问题,为提高电动汽车的动性能,减少污染,对动力系统各部件的参数进行选择及匹配,是设计中的重点。采用汽车动力学分析确定既要满足可行性又要具有良好的可靠性。采取建模仿真与实验相结合,参照某单轴驱动电动样车,对四轮轮毂电机电动汽车的动力系统进行匹配计算;利用Crusie分别建立了样车及轮毂电机电动汽车模型。样车实验数据与仿真结果表明,模型参数匹配合理,四轮驱动电动汽车动力性能优于单轴驱动电动汽车。     

采用复合磁电换能器的振动能量采集器研究

采用Teffenol-D/PZT/Terfenol-D复合磁电换能器,设计了一种新型振动能量采集器.采集器由悬臂梁、磁电换能器和永磁体三部分组成,环境振动引起换能器与永磁体相对运动,使得作用到换能器的磁场变化,变化的磁场引起Tedenol-D产生应变,应变传递到PZT得到电输出.采用等效磁荷理论分析了影响换能器与永磁体相对运动的磁场力;并用林滋泰德-庞加莱法分析了永磁体的非线性运动情况.实验结果表明,在振动激励频率为33 Hz,加速度为0.5 gn时,输出电压峰峰值45.1 V,输出功率112.1μW.     

矿用绞车下降过程中电制动能量回收研究北大核心CSCD

针对矿用绞车下降过程中电制动产生的能量回收利用的问题,提出了一种超级电容回收电制动能量的方法,并且分析了不同载重下绞车能量回收系统的回收效率。首先对超级电容回收系统进行建模,然后结合电机矢量控制的建模,最后通过MATLAB/Simulink软件建立绞车回收系统的仿真模型。仿真出绞车在三种不同的载重下回收的能量,并计算出每种载重下的回收效率,仿真和计算结果表明:绞车能量回收系统回收的能量和回收效率随着负载的增大而增大。仿真结果表明,改进方法为矿用绞车电制动能量回收系统设计提供了科学依据。     

基于改进RRT^(*)与行驶轨迹优化的智能汽车运动规划EI北大核心CSCD

针对传统快速扩展随机树算法(Rapidly-exploring random tree,RRT)搜索较慢、规划路径曲折、平顺性差等问题,提出了一种结合改进RRT^(*)与贝塞尔曲线控制点优化的智能车辆运动规划方法.该方法通过在给定概率分布下采样,结合基于方向相似性的多步扩展与路径简化,使用贝塞尔曲线拟合生成规划问题初始解,最后使用序列二次规划优化曲线控制点,从而在动态障碍物环境中生成兼具安全性与驾驶舒适性的车辆行驶轨迹.在仿真实验中将本文算法与常规RRT及曲线拟合方法进行了比较,结果显示本文算法在搜索速度、平顺性、安全性等方面有较大提升.     

数字液压缸反馈螺杆库伦摩擦仿真研究北大核心CSCD

反馈螺杆与活塞之间螺旋副的的库伦摩擦对数字液压缸性能有很大影响。基于库伦摩擦和等价粘性阻尼之间的能量等效原理,推导出数字液压缸的等效阻尼比公式,建立含有螺旋副库伦摩擦因素的数字液压缸AMESim仿真模型。针对不同的输入信号幅值、供油压力及面积梯度,对反馈螺杆的螺旋升角和摩擦系数对数字液压缸稳定性、快速性及准确性的影响规律进行深入地理论分析和仿真研究。研究结果表明,减小螺旋升角和增大摩擦系数,会使螺旋副库伦摩擦力增加,可以提高系统的稳定性,但是使系统的响应特性降低,对系统的准确性也有一定影响,在研制数字液压缸时,要综合考虑螺旋升角和摩擦系数的影响,把库伦摩擦力控制在合理的范围内。     

无人机起飞控制系统模糊控制器设计仿真研究北大核心CSCD

在固定翼无人机的起飞控制系统优化中,为了提高无人机起飞的稳定性,提出了一种非线性模糊控制器,重点解决横侧向的滑跑纠偏控制问题。横侧向采用侧向偏差和侧向速度组合的PID控制结构,设计了模糊控制器,以解决跑道精准定位与消除侧偏角和侧偏距的矛盾,保证滑跑纠偏控制率的快速性和准确性。首先,建立了滑跑起飞横侧向控制模型和工作原理;其次,分运行模型、推理系统设计、规则库确定、程序流程设计四个部分设计了非线性模糊控制器;最后,采用Matlab对控制器的基本性能进行了仿真验证,并对比例因子对模糊控制器性能的影响进行分析。最后得出所设计的模糊控制器对无人机起飞横侧向控制系统具有良好的控制效果。     

智能结构中压电元件双向换能效率的仿真研究

根据压电振子机电换能等效图,得出压电超声换能器等效二端口网络模型,由此推导了智能结构中压电换能器的双向换能函数.仿真实验表明,驱动-传感换能器对的双向换能效率随负载声阻抗的增大先升高后降低.为提高换能效率,可以采用匹配声阻抗法.