面向功率键合图的通用仿真软件的研究大连铁道学院

本文介绍了一种面向功率键合图的通用的系统动态特性仿真软件-PBGSIM.该软件在MATLAB平台上二次开发而成,充分发挥了功率键合图法在分析系统动态特性方面的优势,可以处理包含各种环节的复杂系统.软件从系统的键合图模型出发,自动辨错提示、自动建立数学模型(字符型和数值型)、进行仿真计算并按要求输出仿真结果.用户可以方便地修改元件参数或模型直至得到满意的结果.还可以给定优化变量,对系统的动态特性进行参数优化.该软件的研制为采用键合图建模仿真提供了全新的手段,为复杂系统的动态设计、优化提供了一个有效的工具.     

基于功率键合图和Matlab／Simulink的液压激振系统的建模及仿真

液压振动系统是采用激波器控制的机电液一体化系统,具有高动态特性。运用键合图方法建立液压振动系统的键图模型,提出将控制参数加入键图模型,用于控制液压振动系统功率流向的交替变化;根据键合图理论和控制关系建立系统的数学模型;并利用Matlab／Simulink仿真软件建立其仿真模型,可以直观地表达系统的功率流向和控制关系;根据液压振动系统模型易产生病态的特点,利用Matlab提供多种求解方法的优势,设置合理的仿真参数以得到更精确的仿真结果;利用键合图方法的扩展功能和Simulink建模的模块化可以深入研究系统中受关注的任何子系统,为液压振动系统的设计和应用提供理论依据。     

基于键合图的风电系统功率变换器建模及仿真

作为风力发电系统中的重要接口部件，功率变换器的精确建模是风电系统建模的重要基础。功率变换器在工作时连续和离散的动态特性相互作用，给建模带来巨大挑战。针对功率变换器的不连续性和混杂特性，采用非线性阻性元件对开关器件等效，基于键合图理论构建功率变换器模型，实现其统一建模。借助Matlab仿真平台，采用Simulink子系统模块构建键合图仿真模型，仿真结果验证了模型的正确性，说明键合图作为一种工程系统的建模方法在混杂系统的建模上具有独特的优越性。     

基于键合图的汽车悬架系统建模与仿真

键合图是一种图形工具,它可以清晰形象地描述系统内部的能量结构.文中给出了功率键合图理论对汽车1/4、1/2悬架系统建模的详细方法,建立了1/4、1/2悬架的键合图模型.对1/2悬架键合图模型进行仿真时,文中没有采用传统的推导状态方程方法,而是将键合图模型按照键合图与方块图的转化关系直接转为方块图模型,再利用MATLAB软件的Simulink工具箱对1/2悬架的方块图进行建模仿真.给出了仿真模型,得到了较好的仿真结果.验证了键合图结合方块图理论对系统建模和分析的优越性.     

压滤机液压控制系统动态特性数字仿真

本文提出利用MATLAB语言的SIMULINK软件包对液压系统进行动态仿真的方法.基于功率键合图理论建立了液压系统的仿真模型,并利用SIMULINK软件对液压系统的动态特性进行仿真.结果表明,SIMULINK方法是对液压系统的动态特性进行仿真的一条有效途径.用MATLAB实现其液压系统的动态仿真为液压系统设计提供系统工作的状态信息.     

液压系统动态特性的SIMULINK仿真与优化研究

借助于功率键合图建立了直动式溢流阀调压系统的动态模型，讨论了SIMULINK环境下直接利用状态方程进行液压系统动态特性仿真的方法，并利用优化工具箱和SIMULINK相结合实现了系统动态特性的优化。     

基于键图的机电作动系统的建模与仿真

多电/全电飞机的关键技术之一就是飞控系统中的机电作动系统设计.在Ghosh和Bhadra所建立的电机键合图模型基础上,根据机电作动系统的原理和结构,应用功率键合图理论对机电作动系统各部件进行了研究,在此基础上建立起了机电作动系统的统一扩展键合图模型,并利用现有键合图软件对系统进行了仿真和分析.仿真结果符合预期的设计要求...     

矿用电动轮车交流传动系统的建模与仿真

矿用电动轮自卸车的交流传动系统是一个复杂的多能域系统,主要由功率变换器和电机组成。采用可调变换器附加导通电阻Ron的方式建立功率变化器开关器件的键合图模型,并以其为基本部件建立功率变换器的键合图模型。根据其建立的模型在所有开关模式下具有同样的因果关系,不需要因为系统模式的变化而重新指派计算因果关系。根据d-q坐标系下电机的等效电路图建立电机的键合图模型,并由键合图模型推导出电机的状态方程。采用MTLAB/Simulink和20-sim软件对功率变换器和电机的键合图模型分别进行仿真,实验结果验证了模型的正确性,说明键合图理论能够用于复杂多能域系统的统一建模。     

液压制动螺纹插装集成阀动态特性仿真与研究

研究单个螺纹插装结构参数对集成阀系统的综合动态影响,为明确液压制动系统动态响应特性,采用功率键合图法建立了履带底盘液压制动螺纹插装集成阀控制系统的键图模型,根据图元之间的关系,选定状态变量,导出了系统数学模型,MATLAB软件上仿真求解系统状态方程组.对比试验曲线与仿真数据,结果相吻合,验证了系统模型和仿真算法的正确性.分析仿真结果,得到螺纹插式梭动阀阀芯球直径、进出油口直径和螺纹插式减压阀复位弹簧刚度、进出油口直径对系统的压力稳定值和稳定时间的综合影响规律.     

潜孔钻机回转液压系统的建模与仿真

考虑到潜孔钻机的工作特点,研究潜孔钻机回转液压系统的建模方法,进而对其动态特性进行分析,研究表明,功率键合图建模方法适合具有非线性特点的液压系统的建模仿真.建立了系统的功率键合图,并根据键合图变量间的逻辑关系,导出了的系统状态方程,并利用所建立的数学模型,在Simulink环境下对系统进行研究分析,得到了变量泵出口流量阶跃响应与液压马达进口压力特性曲线,结果表明,系统的仿真结果接近于实际试验数据,证明了仿真的正确性,这为系统进一步的性能评价及优化设计奠定了基础.     

基于仿真与遗传算法的液压控制系统优化研究

文章采用“模块化建模”方法,将每个子系统应用键合图-状态空间法建立起相应的数学模型,分别对其进行实验仿真计算分析,再根据它们之间的功率传递关系由程序将这些子系统衔接起来,建立了整个起升液压系统仿真模型,给出并分析了液压控制系统动态特性的仿真结果;通过采用实数编码、精英选择、白适应交叉和变异概率策略的遗传算法,将系统仿真模型与遗传优化算法有机结合起来,实现基于仿真模型的参数优化,并对优化计算进行可视化编程,实现优化过程的信息处理可视化;仿真结果表明,优化后系统的动态性能得到了较大的改善。     

基于遗传算法的自适应油源控制系统优化设计

文章采用键合图一状态空间法建立了自适应油源控制系统的数学模型,给出了基于Simulink的仿真模型及自适应油源控制系统动态特性的仿真结果。通过采用实数编码、精英选择、自适应交叉和变异概率策略的遗传算法,将系统仿真模型与遗传优化算法有机结合起来,把仿真模型作为适应度函数的输入模块,完成参数组合的优化,实现基于仿真模型的参数优化。并对优化计算进行可视化编程,实现优化过程的信息处理可视化。仿真结果表明：优化后系统的动态性能得到了较大的改善。     

STATCOM的稳态和动态特性的仿真研究

以含STATCOM(静止同步补偿器)的三机电力系统为例,分析了STATCOM的工作原理,提出了STATCOM的数学模型。应用Matlab/Simulink仿真软件,对STATCOM的稳态及动态特性进行了仿真分析。结果表明,STATCOM在多机电力系统中能够提高系统的稳态特性,改善系统的动态性能。     

Use of MATLAB and 20-sim to simulate a flash separator

This work presents the simulation of a two-phase flash separator, one of the processes of an industrial natural gas liquefaction plant. The model simulated was developed using the bond graph methodology, and MATLAB and 20-sim software were used to obtain the dynamic behavior of the flash. MATLAB was used to determine the input conditions of the separator as they were not provided by the plant information, and 20-sim was used to simulate the bond graph model. The simulation results were validated using real operating conditions of the plant. The paper shows how this two widely used computer programs can help in the understanding of the behavior of real process.     

基于Pspice模拟行为模型的光伏阵列建模

根据光伏电池物理机制的数学表达式,利用Pspice仿真软件的模拟行为模型构建光伏电池的Pspice仿真模型.在此基础上,通过分析光伏阵列和光伏电池的关系及电路等效变换,建立任意功率级的PV仿真模型.该模型可以仿真任意太阳光照强度、环境温度、光伏模块参数及任意个光伏电池串并联组合下光伏阵列的I-V 、P-V特性.实验和仿真结果表明,仿真模型的输出特性与实际电池的输出特性基本一致,能较好体现光伏阵列的输出特性.模型的建立为光伏发电系统的动态仿真提供了有效的模拟输入电源.     

键合图在火电厂热工对象建模中的应用

针对火电机组这种复杂的多能量转换系统,功率键合图以能量守恒定律为依据,用4种统一的物理变量表达不同的工程系统,在机、电、液、热等多种能量范畴的耦合系统建模中具有独到优势。在研究热工对象汽包的工作过程基础上,利用功率键合图理论,将其分解划分为相关键图子系统,通过连接各子系统键图模型综合得到汽包对象的键合图模型,并推导了该模型对应的数学描述,通过仿真验证了键合图模型的精确性,为热工对象的建模提供了一种崭新方法。     

Optimal control problem in bond graph formalism

This paper presents a new way to derive an optimal control system for a specific optimisation problem, based on bond graph formalism. The procedure proposed concerns the optimal control of linear time invariant MIMO systems and can deal with both cases of the integral performance index, these correspond to dissipative energy minimization and output error minimization. An augmented bond graph model is obtained starting from the bond graph model of the system associated with the optimal control problem. This augmented bond graph, consisting of the original model representation coupled to an optimizing bond graph, supplies, by its bicausal exploitation, the set of differential-algebraic equations that analytically give the solution to the optimal control problem without the need to develop the analytical steps of Pontryagin’s method. The proof uses the Pontryagin Maximum Principle applied to the port-Hamiltonian formulation of the system.     

A bond graph approach to the modeling and simulation of switch regulated DC-to-DC power supplies

A bond graph approach is proposed for the modeling and simulation of switched DC-to-DC power converters of the boost type, regulated by means of a pulse-width-modulation (PWM) strategy. An average bond graph model of the PWM regulated DC-to-DC power converter is derived using ideal lossless transformer elements. The proposed bond graph model constitutes an “input” to a computer aided package, called DESIS, which automatically generates the system model as a set of differential equations with explicit control parameters. The computer package is also capable of simulating both the average and the actual discontinuous PWM regulated responses of the DC-to-DC power converter for a given feedback duty ratio policy.