PEM Fuel Cell System Evaluation Using Operational Data and Updated Matlab/Simulink Simulation Tools

The aim of this paper is the evaluation of the performance of a low pressure PEM （proton exchange membrane） fuel cell stack to step load changes, which are characteristic of standalone fuel cell system applications. The goal is a better understanding of the electrical behavior of the FC （fuel cell）, as a result of the electrochemical processes, via the cell＇s voltage characteristic during transient response. While changing the load, the performance of significant parameters affected such as temperature, pressure, purge status etc. are registered and evaluated. The analysis and experiment are based on a low pressure 1.2 kW PEM fuel cell stack （NEXAS power module）. Then, the experiment is simulated using Matlab/Simulink tools, while PCU （power conditioning units） are added in order to control power flow for enhanced performance. Finally, both operational and simulation data are compared to each other showing that simple PCUs applications can improve system＇s efficiency.

基于MATLAB/Simulink对光伏电池建立模型与仿真

基于光伏电池数学模型,对光伏电池板的工作原理进行简要分析并给出其等效电路,使用MATLAB/Simulink对其建立仿真模型,并且通过在不同的环境下来测试光伏电池模型的特性,仿真结果与理论上的光伏电池P-V、I-V特性曲线基本吻合,证明所建立模型的合理性,对光伏电池在现实中的应用具有实际意义并对找到光伏电池合适的工作环境和实现其的最大功率提供了理论依据.

基于MATLAB/Simulink工业机器人模糊PID阻抗控制仿真研究

针对工业机器人的控制精度与响应速度问题,提出一种基于位置的模糊PID阻抗控制算法,对机器人进行力控仿真研究,根据拉格朗日方程和Simulink仿真平台搭建六自由度工业机械臂控制仿真,对其进行正逆运动学及动力学分析,验证所提算法的有效性和适用性,结果表明该算法具有良好的控制效果,进一步降低控制过程的接触力与位置误差,提高机器人控制精度。

一种基于MATLAB/Simulink的列车制动性能计算方法

介绍了国内外相关制动标准规定的制动性能评价方法,并以CR200J型动力集中动车组和CR400AF型动力分散动车组为例,根据列车制动减速特性和运动学相关理论对列车制动过程进行了数学建模,对列车运行阻力、坡道力和车辆自身制动力等参数进行计算。利用MATLAB/Simulink软件分别进行了列车制动距离、制动时间和黏着校核等仿真计算,并对CR200J型动力集中动车组紧急制动时各作用力随速度的变化规律进行仿真。针对提出的列车制动计算方法,文章对列车制动距离和制动时间进行了试验验证,结果显示,计算结果与试验结果具有良好的一致性,表明了制动计算方法满足设计要求。文章为列车制动计算提供了一种新思路,为制动系统设计优化、状态监控、性能预测、虚拟验证等制动系统数字孪生仿真技术研究进行了技术储备。

基于MATLAB/Simulink牵引整流机组的仿真研究及应用

介绍了24脉波整流机组的基本原理,使用MATLAB建立了24脉波牵引整流机组的仿真模型,介绍了详细的参数设置,并验证了仿真计算结果与理论公式计算结果的一致性,证明了模型的正确性;通过整流器直流侧过压保护的仿真,验证了电容器性能降低对直流侧输出电压峰值、峰峰值以及波形的影响,为整流器元件性能降低后输出的电能质量提供判断工具。

基于MATLAB/SIMULINK的机械工程控制研究

针对“机械工程控制基础”工程实例不足、学生理解其知识体系存在一定困难等问题,文章对“机械工程控制基础”的内容特征进行分析,阐述了“机械工程控制基础”对于应用型本科机械类学生的重要性,概述了传统教学方法特点,研究了“机械工程控制基础”的工程属性及其研究流程,介绍了MATLAB/SIMULINK软件的基本原理和特点,并结合其优点,说明了其在“机械工程控制基础”中的重要作用与意义。以单容量水箱液面自动控制系统为例,详细描述了MATLAB/SIMULINK软件在工程实际应用中的研究,生动阐明了系统参数变化对其动态特性的影响规律,通过对仿真结果的分析和比较,更直观地展示了不同控制方法的优缺点。

MATLAB Simulink在电机控制中的应用

文章探讨了MATLAB Simulink在电机控制领域的应用,介绍了如何利用MATLAB Simulink进行电机控制仿真的操作步骤和仿真算法,并探讨其与电机控制相结合的创新应用方法,以期为MATLAB Simulink在电机控制中的应用提供有力支持。

基于Simulink的2PSK调制与解调系统的仿真分析

分析2PSK调制和解调的原理,采用Matlab环境下的Simulink仿真工具箱实现2PSK调制及解调系统的仿真建模与分析。仿真实验表明,仿真结果和理论分析内容一致,验证了仿真模型的正确性。该方法有助于相关研究者直观地理解相移调制与解调系统的组成及工作原理,对实际工程应用也有一定的借鉴作用。

基于CarSim/Simulink的计算机控制系统综合实验设计

针对计算机控制系统课程中控制算法设计与仿真实现,设计了基于CarSim/Simulink的控制综合实验方案。以4轮独立驱动小车为对象,要求学生熟悉其基本工作原理,并在非线性动力学模型基础上,进行局部线性近似,设计反馈控制器,模拟小车控制。使用CarSim仿真软件可直观地模拟调整4轮独立驱动小车的质量、质心位置和转动惯量等,实现个性化选择,搭建车辆模型;与Simulink接口互通,在Simulink中完成控制算法。实验设计旨在使学生夯实计算机控制系统的理论基础,并逐步过渡到控制工程,理论联系实际,培养其解决复杂工程问题的能力。

基于Matlab/Simulink的线性分组码仿真分析

分析线性分组码的原理及特点,根据线性分组码差错控制通信系统的组成,利用Matlab/Simulink仿真技术实现基于线性分组码差错控制的通信系统的仿真建模与分析。仿真实验结果有助于学生直观地理解线性分组码的编码与译码工作原理、差错控制特点,以及检错、纠错的理论过程。

Matlab/Simulink在“自动控制原理”课程教学中的应用探讨

Matlab是由美国MathWorks公司开发的一款科学与工程计算软件,涉及应用代数、数理统计、自动控制、数字信号处理、模拟与数字通信及动态系统仿真等内容,在电气、机械、化工自动化等相关基础专业课自动控制理论中得到了广泛应用。由于自动控制原理课程理论性强、公式应用灵活、前后联系紧密,且要应用大量的物理、数学相关知识,内容抽象,一般学生难以理解掌握。而Matlab包含丰富的线性连续系统时域、频域分析函数,具有编程简洁、仿真效果直观、方便的优点,能帮助学生理解和掌握分析系统的特性。因此,使用该软件来代替手工计算,分析控制系统中的数学模型具有重要的意义,特别是系统中提供的大量函数、控制系统工具箱和Simulink仿真功能,使用简单、操作方便、易学易用。充分利用Matlab控制系统提供的函数、画图工具和Simulink,将其应用于自动控制理论实验教学中,从而克服了自动控制理论教学课时少、太抽象的问题。

基于PLCSIM Advanced和Simulink的自动化生产线仿真实训平台设计

为解决自动化生产线实训线下课程实验硬件套数不足、实验时长和场地受限等问题,提升教学质量,设计了一种基于PLCSIM Advanced和Simulink的自动化生产线仿真实训平台。该仿真平台以实训设备为依托,使用Simulink搭建被控对象仿真模型,在PLCSIM Advanced仿真控制器中编写控制算法,通过应用程序接口(application programming interface,API)通信实现对象模型与控制器间数据的实时交换和仿真。以纸张张力控制设备为例,介绍了仿真实训平台搭建和实施过程。实践教学表明,该仿真平台提高了自动化生产线实训课程的教学成效,激发了学生实践学习的兴趣,提升了学生发现、解决复杂工程问题的能力,让学生深刻体会到团队合作和有效沟通的重要性。

基于AMESim与MATLAB/Simulink的注油机电液比例流量控制系统设计

为满足注油机对流量控制的高精度要求,首先完成了注油机液压系统的设计,又以注油机电液比例流量控制系统为研究对象,分别利用AMESim与MATLAB/Simulink建立了液压系统模型与控制器模型,并通过联合仿真分析了系统在PID控制与模糊自适应PID控制下的控制效果。仿真结果表明:与PID控制相比,注油机电液比例流量控制系统在模糊自适应PID控制下其动态特性与控制精度得到明显提升。最后搭建了注油机电液比例流量控制系统测试平台,通过实验测试验证了仿真的准确性,表明了注油机电液比例流量控制系统的有效性。

基于Simulink与Unity3D的制导弹药弹道可视化仿真

针对制导弹药的弹道可视化仿真中,观察视角单一,场景搭建简陋,无法模拟战场环境下制导弹药在攻击中的动态过程等问题,提出一种制导弹药弹道可视化模型的搭建方法;以某型激光制导弹药为对象,基于Simulink与Unity3D软件建立了联合仿真模型,采用Matlab/Simulink软件构建六自由度弹道仿真模型,采用Unity3D搭建包括制导弹药、目标和战场环境在内的三维场景,采用UDP通信协议将Simulink中的仿真数据传输到Unity3D中,提出一种数值可视化技术,能同时观察制导弹药的飞行姿态和仿真数值结果,实现制导弹药在战场环境下的弹道可视化仿真;将制导弹药参数加载到仿真模型中,对不同状态的目标进行了模拟攻击实验,实验结果显示,该仿真模型能够多视角、全方位地显示制导弹药的飞行姿态、弹道和过载情况,对于需要修改参数以逼近实战条件下的攻击过程,每次修正都能立刻通过可视化平台查看和验证修改结果;该可视化仿真模型为制导弹药的可视化仿真提供了便利的方法,对制导弹药的设计和作战使用具有一定的参考作用。

混动叉车势能与制动能量联合回收系统设计及AMESim-Simulink仿真分析

针对混动叉车频繁升降及起停制动造成能量损耗严重等问题,聚焦混动叉车势能回收与行车时双动力能源分配控制策略能效提升的关键技术,进行了混动叉车势能与制动能量联合回收系统设计。在传统混动叉车并联式混动系统基础上改进优化,运用前向建模思想搭建仿真模型。为实现精准控制液压缸位移,提出了一种模糊PID自适应控制系统;为优化混动叉车在行车时发动机和驱动电机的工作效率并进行制动能量回收,基于发动机最优工作曲线提出一种制动能量回收控制策略。最后基于JB/T 11988—2014制定多种工况,运用AMESim和Simulink进行多种工况下仿真对比试验,验证该方法有效性,实现能量回收效率提升,势能与制动能量联合回收效率最高可达56.86%。

基于Simulink和GUI的数字电路仿真实验平台设计

为满足新工科与工程认证的人才培养要求,丰富数字电子技术基础教学内容,培养开发学生的创新意识和设计能力,将Matlab应用到课程教学中。利用Matlab中GUI和Simulink仿真工具箱,开发了可视化的数字电路虚拟仿真实验平台,可以对数字电路中常见的组合逻辑电路和时序逻辑电路进行仿真。通过GUI模块建立的可视化界面控制Simulink的参数并运行Simulink仿真,把仿真结果显示在图形用户界面中,方便学生直观地观察结果和加深对理论知识的理解。

基于Matlab/Simulink的六基元水声定位仿真系统

为解决水声定位系统依赖于硬件设备导致的实验成本高、灵活性差的特点,同时也为了满足学习和开发的需求,针对水下探测器设计了一个基于Matlab/Simulink的六基元水声定位仿真系统.首先,描述了该系统的总体架构,然后详细介绍了定位原理并阐述了该仿真平台各组成模块及其作用,最后对仿真定位结果进行验证,结果表明该系统可以对水下探测器进行精确定位.

基于Simulink的天气雷达主振放大式发射机建模与仿真

针对外场模拟真实雷达困难、耗资大的问题,文章采用Simulink模块化设计对天气雷达主振放大式发射机进行了建模与仿真。在Simulink中对固态放大器、脉冲整形器、速调管、脉冲调制器等主要模块进行了组件建模与仿真,并封装成组件入库加以功能测试;将测试好的组件通过信号连接的形式组装成发射机仿真系统。仿真实验结果表明:仿真组件实现了固态放大器、脉冲整形器、速调管、脉冲调制器的主要功能,仿真的发射机系统输出频率为3 GHz,功率达到650 kW以上,输出脉冲宽度为4.17μs(宽脉冲)和1.58μs(窄脉冲);以Simulink建立的各功能组件参数和发射机输出性能参数具有易于修改和便于测试的优势,可应用于天气雷达的系统性能评估和分析。

基于Simulink对机械臂可视化上料研究

自动上料设备可以通过现代化技术实现数据采集和分析,以优化制造流程,提高生产效率和产品质量,从而更好地实现智能制造。为了实现链板等零件的自动上料过程,文章介绍了机械臂的三维可视化人机交互平台模型的构建过程,以Gluon机械臂为分析对象,进行正运动学分析和逆运动学验证,并通过Simulink搭建了控制系统模型,实现了对Gluon机械臂的联合仿真。仿真过程中,对各关节的旋转角度、角速度以及末端执行器的齐次变换矩阵实时显示。通过验证,为后期搭建实物平台提供了可行性支撑,为进一步优化和完善系统功能奠定了基础。

基于Simulink电液比例位置控制系统的性能分析和优化

为改善某钢铁公司电液比例位置控制系统相关系统性能,文章使用数值计算分析方法,建立电液比例位置控制系统的数学模型,通过Simulink软件构建模型,并分析可知,系统的幅值裕度为25 dB,相位裕度为89.6°,结合伯德图的曲线特征,发现该系统的准确性与稳定性已满足基本要求,但通过系统的阶跃响应曲线,发现其上升时间为4.26 s、调整时间为5.83 s,系统响应的快速性没有达到要求。为进一步改进系统性能,选取结构简单、适用范围广的PID控制器,通过添加PID控制和不断修改PID控制器参数,优化系统性能,优化后的系统幅值裕度为5.18 dB,相位裕度90°,上升时间为0.236 s,调整时间为0.435 s,系统在保持良好的准确性和稳定性的基础上,快速性也得到了改善,已完全满足工业生产的要求。最后讨论了液压缸有效面积对PID控制性能的影响:A_(h)=0.15~0.20 m^(2)时系统性能仍有较好的适用性;小于0.15 m^(2)时会发生剧烈震动;大于0.20 m^(2)会大大增加响应时间。