电动汽车电控液压制动系统CarSim/Simulink联合仿真研究

针对某款国产电动汽车的电控液压制动系统,文章基于滑移率的比例-积分-微分(PID)控制提出了防抱死制动系统(ABS)模型,以改善车辆制动性能,提高在对开路面上的制动有效性和安全性。首先,使用Simulink软件建立液压电控制动系统的动力学模型;然后,基于滑移率设计PID控制器,并通过1/4车辆模型验证其有效性;最后,利用S函数将ABS控制器的Simulink模型输入CarSim平台中,开展CarSim/Simulink双平台联合控制仿真。结果表明,基于滑移率的PID控制的ABS对比无ABS的车辆,制动性能更加优越,在对开路面上制动稳定性更加明显。

马铃薯发育期模型精度及其对升温的敏感性比较

马铃薯是世界第四大主粮作物,马铃薯发育期的准确模拟是评估气候变化对马铃薯生长发育影响的基础。通过研究筛选在全国马铃薯种植区发育期模拟效果最优的模型,并基于模型探究历史气候变化对马铃薯生育期的影响差异以及模型对升温(1~5℃)的敏感性,可为模型改进提供方向。针对当前对覆盖不同气候和品种类型的发育期模型综合对比研究较少,本研究选取3种温度响应函数与2种日长响应函数,组合形成3种温度模型和6种光温模型,运用模拟退火算法对模型进行调参,对比其在全国8个站点模拟马铃薯全生育期的精度,结果表明:1)线性温度函数+负指数日长函数光温模型(M3)、Logistic温度函数+负指数日长函数光温模型(M6)和Beta温度函数+负指数日长函数光温模型(M9)的模拟效果最优, 3个模型模拟和观测的全生育期长度RMSE分别为7.7 d、6.8 d和7.1 d, R^(2)均大于0.90。2)基于最优模型在4个代表性站点的模拟结果显示,历史气候变化导致马铃薯生育期总体呈缩短趋势,但在不同站点模型间存在差异。3)升温1~5℃,模型M3和M6模拟的马铃薯全生育期日数呈线性缩短,每升温1℃, 4个站点的生育期缩短3.0~8.2 d;而模型M9模拟的全生育期日数呈非线性变化,随温度升高生育期缩短趋势先增加后减小。筛选出的3种光温模型均可有效模拟马铃薯发育期;基于3种模型模拟的历史气候变化总体均使马铃薯生育期缩短,但变化率不同;温度响应函数的不同,使得3种模型对升温的敏感性不同,且模型间差异随着升温而增加。研究结果为马铃薯发育期模型选择和改进提供了重要参考。

注浆-冻结联合工法加固地铁隧道地表融沉特性研究

在地铁隧道修建过程中若遇到复杂不良地质,单一工法有时无法将冻胀融沉位移控制在预期范围内,而采用注浆-冻结联合工法施工,能够有效控制土体融沉位移的施工参数。本文以广州地铁三号线某折返线隧道冻结工程为背景,隧道所处地层为砂质黏土地层,采用有限元数值分析软件,建立水热力耦合模型分析地铁隧道冻胀融沉位移场的发展规律,并与实测数据进行对比验证了模型可靠性,建立不同注浆半径的地铁隧道模型。通过对比其注浆控制效果,得出该法能够控制地表融沉位移的最佳注浆半径,并在此基础上研究了不同水泥掺量对土体融沉位移的影响,进一步得出能够有效控制土体融沉位移的施工参数。结果表明,采用水泥预加固-人工冻结联合工法施工,注浆半径选取4~5 m对融沉的控制效果最佳,注浆半径在4 m以上时土体融沉位移的效率开始有了明显的减弱。水泥掺量大于9%时,改善土体融沉位移的效率开始提高;而水泥掺量达到12%以后,改善土体融沉竖向位移的效率变缓。注浆半径设定在4 m,水泥掺量设定为12%,此时与原施工方案对比,自然解冻末期地表融沉量减小了73%。本研究的设计参数可为其他类似工程施工提供理论依据。

基于多物理场耦合的压接型IGBT功率循环应力特性仿真分析

压接型IGBT器件广泛应用于高压柔性直流系统中。由于在功率循环实验以及实际运行中,器件不同材料之间存在的热膨胀效应会显著影响机械应力,其难以通过实验仪器获取,进而造成疲劳寿命预测困难以及不准确,因此需要研究与实际相符的高精度仿真模型计算器件内部的应力参数。首先,分析了影响IGBT器件有限元模型准确性的物理特性,并提出考虑IGBT芯片动态电导率的高精度IGBT电-热-力多物理场耦合模型。其次,通过器件饱和压降、结温以及Von Mises应力对所搭建模型进行实验对比分析,验证了模型的准确性。最后,利用所提出的多物理场耦合模型仿真分析了压接型IGBT器件在工况以及功率循环过程中的应力变化特性,提出“额外应力差”这一概念以表征IGBT在功率循环中应力存在的特殊变化规律并分析了额外应力差的产生机理,明确应力特性对在研究寿命预测等问题时具有的意义。

基于Thermolib的低氢压PEMFC建模及仿真分析

重点研究了低氢压条件下质子交换膜燃料电池动态性能的数学仿真模型。不同于传统的搭建电堆各个模块的方式,此模型是基于MATLAB/Simulink环境下的Thermolib全参数化燃料电池仿真模型库建立的PEMFC电堆模型。讨论了氢氧供气压力、流量、电池操作温度等参数变化对电堆输出性能的影响。仿真结果表明,该模型可以很好地模拟出低氢压条件下电池的输出特性和动态响应,并且与实验数据有较好的吻合,反映出所建立模型具备很高的正确性、可操作性和有效性,为后续建立燃料电池系统模型和了解其动态行为奠定了良好的基础。

基于最速降线理论的负压抽屑装置优化设计

为提高深孔加工精度,解决深孔中难排屑问题,在分析负压抽屑装置原理的基础上,求解出负压装置的最速降线方程,设计一种带有膛线的最速降线负压装置来提高排屑效率,利用方程驱动曲线建立其三维模型进行流体仿真,并通过正交试验找出膛线的最优参数。Fluent仿真结果表明,最速降线负压装置的负压效果比普通的锥面负压装置提高了4.2倍,切削液流速提高了3.6倍,湍流动能提高了2.5倍;当膛线数量为8根,膛线深度为0.15 mm,螺旋角度为9°时能最大幅度地提高排屑动力。该结构有效提高了深孔加工排屑动力,证明了最速降线能有效促进流体流动。

电弧增材制造焊丝熔化及熔滴过渡过程建模与仿真研究

基于动网格和多物理场耦合技术,建立了焊丝熔化和熔滴过渡的热流耦合数学模型。研究了焊丝熔化形成熔滴、熔滴与基板的接触和铺展、熔融金属桥形成和拉断过程。分析了熔滴在送丝过程中的温度变化、熔滴和熔池的速度变化、熔滴传质过程中的体积变化。结果表明,熔滴尺寸、形状与实验结果可较好吻合,最终转移至基板表面熔融铝的体积约占熔滴总体积的80%。

汽车用超高强钢V形弯曲负回弹的数值模拟分析

为研究1000 MPa超高强钢在V形弯曲中出现的负回弹现象,提升超高强钢冷弯成形的回弹控制精度,文章采用数值模拟方法对弯曲及回弹过程中的变形、应力、应变进行了分析。研究发现,弯曲过程中试样直边部分会出现先弯曲后校平的现象,直边内侧出现拉应力是导致负回弹的根本原因。在应力卸载后,试样圆角部分的回弹引起回弹角增大,直边部分的回弹引起回弹角减小,两者叠加使回弹角可能出现正值或负值,弯曲半径减小会使超高强钢更易出现负回弹。

REO-LM-S复配再生沥青组成设计与再生机理分子动力学模拟

针对再生沥青混合料中RAP的利用率较低,废弃机油(REO)对老化沥青弹性恢复效果欠佳及抗车辙性能较差的情况,选用高分子聚合物改性剂(LM-S)对REO再生沥青进行改性。利用响应面设计法确定两种再生剂最佳掺量,并借助傅里叶红外变换光谱(FTIR)分析再生沥青化学官能团和分子动力模拟分析揭示复配再生剂再生机理。最后,通过沥青胶浆拉拔试验验证REO-LM-S复配再生沥青性能。结果表明:再生沥青中再生剂最佳掺量为9.53%,再生剂中LM-S最佳掺量为30%,再生沥青25℃针入度、延度、软化点均满足规范要求。REO-LM-S复配再生剂通过提高再生沥青中轻质组分的含量改善老化沥青的性能,相较于REO再生剂,REO-LM-S复配再生剂对于老化沥青各组分扩散融合效果更好。REO-LM-S复配再生剂共混界面的最大平均拉应力较未添加再生剂共混界面提高29%,较REO再生剂界面提高7.8%。

某铜矿浅孔留矿嗣后充填法采场结构参数优化

某铜矿经过多年开采,采场结构参数未及时改进,导致矿山生过程中存在安全性差、开采效率低等问题。为了保证矿山采空区安全稳定,合理提升生产效益,通过拓展Mathews稳定图法及数值模拟对采场结构参数进行优化。结果表明:利用拓展Mathews稳定图法确定采场顶板稳定性水力半径为4.4 m,采场边帮稳定性水力半径为10.0 m。结合位移、塑性区云图,在间柱宽度为10 m时,内部塑性区存在连通现象,不利于采场长期稳定,间柱宽度应在12 m以上。采场长度为40 m、边帮高度为40 m时,建议采场宽度为10 m,间柱宽度为12 m。

新型电力系统电磁暂态并行仿真关键技术及展望

在“碳达峰、碳中和”战略目标驱动下,电力系统逐渐发展成为高比例新能源并网和高比例电力电子设备接入的新型电力系统,其电源结构、电网形态和运行特征发生了显著变化。电磁暂态仿真由于能够全面、精确刻画电力系统的高频动态特性,已成为掌握新型电力系统运行特性的关键手段。然而,传统串行计算模式下的电磁暂态仿真技术在仿真效率上无法应对新能源大规模并网、交直流复杂耦合的仿真场景,亟需从高效并行算法和硬件加速角度出发,开展并行计算模式下的电磁暂态仿真相关研究。为此,首先概括了新型电力系统对电磁暂态仿真的新需求;其次,介绍了电磁暂态仿真的分网并行算法;再次,介绍了能够进一步提升电磁暂态仿真效率的多速率仿真方法;接着,介绍了基于并行计算设备的并行仿真实现方案;最后,梳理了国内外电磁暂态仿真平台的并行策略,总结指出算法硬件深度融合的仿真平台是未来的发展方向,并对其中的关键技术进行分析和展望。

准噶尔盆地三叠系百口泉组砂砾岩细观变形破坏数值模拟

我国西部准噶尔盆地三叠系百口泉组砂砾岩致密油资源丰富。因砂砾岩储层中含有众多成分及强度大小不一的砾石,导致砂砾岩力学特征受砾石的形状、尺寸及物性影响较大,进而影响砂砾岩油藏的压裂裂缝复杂程度和压裂改造效果。鉴于此,针对准噶尔盆地百口泉组砂砾岩储层特征,建立了随机不规则多边形砾石的生成方法,并基于颗粒离散元法建立了砂砾岩力学数值模型,研究了典型砾石含量和分布对砂砾岩细观力学特征的影响机理。砂砾岩变形破坏数值模拟结果表明:低强度砾石对裂缝延伸的屏蔽作用较弱,裂缝大多呈“穿砾”模式,而高强度砾石对裂缝的屏蔽作用较强,裂缝更多呈“绕砾”模式;围压增加,岩石抗压强度明显增加,峰值应变能及滑移能也呈线性增加,且应变能增长显著;含不同砾石组合的砂砾岩储层中,剪切微裂缝数量随围压的增加而增加,且具有线性特征关系,高围压下含高强度砾石的砂砾岩具有更显著的塑性及延性特征,且存在明显的二次破坏现象;随低强度砾石的减少或高强度砾石的增加,砂砾岩的弹性模量增大,且抵抗变形能力增强,而不同砾石组合情况下,围压对砂砾岩弹性模量的影响较小;砂砾岩宏观破坏带的形成发育过程很大程度受控于内部细观结构,且受围压、砾石类型(力学强度)等的影响较大。

基于BP神经网络及烟尘沉积特征的单隔间内起火点预测

为帮助火灾调查人员更准确、高效地判定起火点,提出了一种基于BP神经网络的起火点预测模型。通过对单隔间火灾烟尘沉积进行数值模拟,构建了59种不同起火点场景下壁面烟尘沉积数据库,并分析了典型起火点场景下的壁面烟尘沉积特征,发现起火点位置与壁面沉积总量及最大浓度平均值之间具有强关联性。选取上述两个参数作为输入,起火点位置作为输出进行神经网络训练,并利用新数据进行预测。结果表明起火点位置预测值的最大绝对误差为0.65 m,最小绝对误差为0.03 m,平均绝对误差为0.37 m,说明本文提出的模型能以较高精度预测起火点位置,是一种较好的火灾调查替代方法。

基于电路模拟的集成电路失效机理研究

随着集成电路结构和电路复杂性的增加,故障源头的判定和失效根本原因的分析也越来越困难。目前集成电路的失效分析研究主要集中在利用先进的分析仪器搜集证据进而推导失效机理,缺乏对失效的模拟反向验证。本文针对集成电路故障进行失效分析,检测到具体的物理损伤点,利用Multisim的工具,依据物理损伤位置和特征建立相应物理模型,研究缺陷对故障结果的贡献,进而确定故障的真正源头,同时与实际样品的测试结果进行对比验证,复现了集成电路的失效机理和失效过程。

小口径火炮系统射击精度分析及试验方法研究

以某车载小口径火炮系统为例深度分析射击误差源,提出射击误差指标体系并进行指标分解,总结传统分解式试验方法。为解决传统试验方法受试验场地、经费限制,选取目标机不能涵盖所有作战对象、试验航路不能覆盖作战空域而导致射击精度验证不充分的问题,提出一种模拟航迹实弹射击试验方法。该模拟航迹实弹射击试验通过仿真与实装相结合的方式,可直接获取系统对不同典型目标、各种航路参数下的射击误差,解决射击精度验证不充分的问题。采用射击误差指标表征系统射击精度优劣,射击误差指标体系的分解方法,对如何提高火炮系统射击精度有很好的参考价值。提出的模拟航迹实弹射击试验方法对同类火炮武器系统的论证、研制可提供一定的参考和帮助。

引导性反馈在基层医院医护急救综合技能模拟训练中的应用研究

目的比较引导性反馈在基层医院急诊岗位的医护人员急救综合技能模拟训练中的应用效果。方法选择在杭州市富阳区第一人民医院急诊轮转的医护人员为研究对象,将其随机分成对照组(50名)和实验组(50名),在急救综合技能训练后分别采用传统反馈和引导性反馈。反馈结束后,比较两组医护人员的急救理论、技能成绩,以及问卷调查两组对各自反馈的满意度评分和急诊科带教老师对两组医护人员临床工作能力的测评。结果实验组医护人员的急救理论和技能成绩均高于对照组,差异均有统计学意义(t分别=5.27、6.39,P均<0.05)。实验组对提高思维能力、增加学习自信心、帮助正确认识行为、愿意积极改变行为的满意度评分均高于对照组,差异均有统计学意义(t分别=14.33、12.11、16.49、15.22,P均<0.05)。带教老师对实验组医护人员临床思维能力、临床决策能力、团队协作能力、急救安全意识等临床能力评分均高于对照组,差异均有统计学意义(t分别=14.43、11.16、15.26、15.28,P均<0.05)。结论引导性反馈更有利于提高基层医院医护人员急救综合能力,使其更能胜任临床岗位工作。

某矿大巷煤柱回收工作面顺槽合理煤柱尺寸研究

以某矿大巷煤柱回收22405工作面为工程背景,探究相邻工作面回采后引起的超前支承压力分布规律及其对围岩稳定性的影响,分析不同尺寸煤柱对巷道支承压力的影响,并确定合理煤柱尺寸下相关支护技术参数。研究结果表明,22405工作面回风顺槽与22401,22402,22403工作面相交,易受到采动应力影响;22402工作面停采线距离较近,煤柱仅有8 m,回风顺槽处采动应力集中系数达1.48,巷道变形破坏较严重;22403工作面停采线距离较远,煤柱达20 m,回风顺槽处采动应力集中系数达1.44,巷道无明显变形破坏;22405工作面回风顺槽采动应力集中系数随22401工作面留设煤柱尺寸的增加,呈现出先增大后减小的趋势;确定采用“锚梁网索喷”联合支护方式对22401工作面煤柱影响区域巷道进行支护。研究成果为大巷煤柱回收工作面顺槽合理煤柱尺寸研究提供参考。

不同安装仰角对齿辊破碎机破碎齿磨损程度研究

为了提高破碎齿的耐磨性能,针对某双齿辊破碎机的特点,在对其性能参数分析研究的基础上,采用离散元软件,进行了不同安装仰角对破碎齿磨损程度影响的对比仿真分析。仿真结果表明:当矿石硬度较软时,安装仰角对破碎齿的耐磨性能影响较低;当矿石硬度较硬时,安装仰角对破碎齿的耐磨性能影响很大;当破碎齿的安装仰角为60°时,齿辊破碎所需的最大破碎总功为546.04 W,平均值为249.53 W,双齿辊式破碎机最适配的安装仰角为60°;通过合理的离散元分析模拟结果,可为双齿辊破碎机后续的优化升级及现场工艺布置提供参考。

基于SIMULINK的智能剥锌机剥离过程液压控制系统建模与仿真分析

智能剥离单元是智能剥锌系统中的核心装备,用于对阴极铝板上的电沉积金属锌片进行剥离。本文以某公司研发的全新一代BKAS-32型智能剥锌机的智能剥离单元为研究对象,针对其非对称液压缸控制系统的特点,建立了电液比例阀控液压系统的数学模型,设计了基于单神经元控制算法的剥离过程液压控制系统模型并进行了仿真分析,通过与传统PID控制系统的仿真结果进行对比,论证了基于单神经元控制算法的剥离过程液压控制系统性能的优越性。经过现场应用表明,应用单神经元控制算法的智能剥离单元的剥离刀具组件双向运行速度曲线平滑,对称性高,两侧剥离刀具组件的速度差小于1%,极大地增加了智能剥离单元剥离作业的稳定性。

烟草采摘机移动控制系统设计

为了适应烟叶采收的需要,设计了一种高效可靠的烟叶采收机运动控制系统。系统利用先进的传感器技术、自动控制算法、人机对话接口,实现了对烟叶的准确定位、采摘机自主导航及智能采收。为验证系统的作业性能,对系统进行了仿真分析。结果表明,系统具有较好的作业效能。现场试验表明,采用本系统可有效地降低人工劳动强度,有效地提高烟叶采收的效率与品质。