射频异构集成微系统多层级协同仿真建模与PDK技术综述

作为后摩尔技术的可选路径之一,基于异构集成工艺实现的集成微系统具有高集成度、低成本、高性能等优点,引起学术界和工业界的广泛关注。异构集成微系统设计是以系统为中心的多层级协同设计,对传统以晶体管为中心的设计方法和设计流程带来新的挑战,同时对设计环境的开发带来新的要求。本文对射频集成微系统设计中所需的基础器件/结构建模方法、多工艺混合工艺设计套件(Process Design Kit,PDK)技术、以及电路-模块-系统多层级协同仿真等技术最新进展进行综述。

质子交换膜燃料电池热管理系统建模及故障仿真

文章以质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)系统为研究对象,分析系统中各组成部件的工作机理,在MATLAB/Simulink软件中搭建了燃料电池电堆电压、阴极、质子交换膜、阳极以及温度的数学机理模型,同时使用Simulink/Simscape物理建模平台搭建热管理系统的物理模型,将两种模型集成为完整的PEMFC系统仿真模型。在所搭建的热管理系统模型中注入典型故障:散热器风扇故障和冷却液流量不足故障,对各故障模式下的燃料电池性能进行了分析。仿真结果表明:PEMFC系统模型结果与试验结果基本一致,验证了模型的合理性;通过对热管理系统故障进行仿真,可以清楚地了解故障发生的机理,为其故障诊断提供了参考依据。

数模—动模混合仿真系统的接口建模与稳定性分析

为满足现代电力系统实时仿真的发展需求,数模-动模混合仿真系统结合实时数字仿真和物理动态模拟仿真的优点,成为现代电力系统研究的重要仿真方法。接口系统是混合仿真系统设计中的核心与难点。为了深入分析混合仿真系统的稳定性,对接口系统各个组成环节进行建模得到系统开环传递函数,分别根据劳斯判据和奈奎斯特判据研究开环传递函数中不同参数对系统稳定性的影响。理论推导表明接口系统中滤波器截止频率、接口延时和阻抗模拟比对系统的稳定性影响较大,并通过所搭建的混合仿真系统进行实验,实验结果表明不同参数对系统的稳定性影响与理论推导一致。

高比能二次锂电池电极材料的储能系统配电网运行建模与仿真研究

对于包含储能系统的配电网运行建模与仿真,传统方法由于缺少对储能系统变量增补约束,导致建模后储能系统的电热转换效率较低。为此,提出高比能二次锂电池电极材料的储能系统配电网运行建模与仿真研究。依据储能系统在配电网中的运行特性,建立储能系统等效电路,并以高比能二次锂电池电极材料的储能系统的经济性指标构建电网运行模型,同时对其加以变量增补约束,以动态描述配电网的运行过程。实例应用结果显示,所提方法能够有效提高储能系统的电热转换效率,建模结果更加可靠。

液黏调速系统传动机理建模与仿真分析

液黏传动作为一种新型的流体传动技术,其具有结构紧凑、重量轻、效率高、能实现无级调速等优势。然而由于其内部结构复杂、模型的结构和参数受温度影响较大,时变的参数导致模型的参数难于精确获取等因素,因此采用机理对其建模仿真十分困难。针对上述问题,以AMESim软件为平台,基于液黏调速机理建立了包括液压控制模型、轴向动力学模型、旋转动力学模型和负载模型在内的液黏调速系统综合模型,并建立了油膜刚度/阻尼与厚度、润滑油压和转速差的关联模型,进行了不同输入转速下的仿真与试验数据对比,结果表明液黏调速系统一体化多参数模型可以表现出实际工作中大迟滞、非线性的工作特性,在带排状态下输出转速等参数与实际效果接近,准确度达到92.39%,为液黏调速系统的结构优化、性能评估和精准控制提供验证平台。

某型飞机投水作动系统建模与同步性仿真分析

提高某型飞机投水舱门的同步性是保证灭火任务顺利完成的关键。为了开展多参数对收放作动筒同步性影响的研究工作,首先,基于投水灭火流程和投水作动系统液压原理,通过AMESim的液压元件库、逻辑库和状态机,建立了投水作动系统仿真模型。其次,通过连续投水工况仿真模拟,进行投水作动系统方案的功能性能分析,从而验证了仿真模型符合某型投水飞机工况性能要求。最后,通过批处理模式探究各敏感参数对多投水舱门收放作动筒的同步性影响。仿真表明:投水作动系统仿真模型可以实现多系统、多模式等不同任务和功能的仿真分析,电磁阀流量、负载、舱门作动筒活塞杆直径和管路直径对多缸同步性有着明显影响。

电力系统建模与仿真课程思政的探索与实践

通过深入挖掘电力系统建模与仿真课程思政元素,设计和完善相应教学模式与方法,将课程思政与专业内容有机融合,提升学生专业知识、文化素养、职业道德、创新能力,强化学生工科思维培养,实现理论知识与道德修养共同进步,努力将其培养成德才兼备、全面发展的技能型人才。

基于AMESim的多液压缸系统故障建模与仿真分析

为了评估多液压缸系统方案的可靠性和故障风险,建立一种基于AMESim建模仿真平台的多液压缸系统故障仿真模型。介绍多液压缸系统的组成和液压原理;基于AMESim建立多液压缸系统仿真模型并对供油系统、举升系统和锁止系统的仿真模型和整个系统的工作模式进行了简单介绍;结合故障注入对典型失效方式进行建模;并以齐动模式的工况为例,在不同故障模式下对多液压缸系统的影响进行分析,识别在典型故障模式下各分液压缸的运行参数变化,从而调整系统设计方案。仿真结果表明:多液压缸系统仿真模型可以实现多缸、多故障模式下不同任务和功能的仿真分析,为后续多学科耦合仿真分析、多参数优化和多液压缸系统实物设计提供了参考。

离散制造生产系统模块化仿真建模方法研究

针对离散制造生产系统,提出一种模块化仿真建模方法,将模型实体与逻辑控制程序分开,通过模型生成器识别基础数据库,实现快速构建仿真模型。选取悬挂式热处理生产系统为研究对象,基于AutoMod仿真建模验证了该方法的有效性,并对该生产线进行仿真优化,得到的仿真结果可作为悬挂式热处理生产系统改造的决策依据。模块化仿真建模方法不仅可以为生产管理者在决策过程提供依据,而且对类似的生产系统或物流系统仿真分析具有参考价值。

氢燃料电池系统的电-热-湿耦合建模与仿真

为了构建完整的燃料电池系统仿真模型,本文依据分模块化的思想采用集总参数和经验公式相结合的方式分别构建了外部加湿器、冷却水通道、循环水泵、电池堆温/湿度等子系统模型。通过主要参数的阶跃扰动实验验证完整模型的动态特性,仿真结果表明所构建的系统模型能够正确反映系统参数的动态变化和复杂动态特性。

物流仓储系统建模与仿真技术研究

综述了物流仓储系统建模与仿真技术的重要性与作用。通过对物流仓储系统功能和特性的探讨,本文阐述了建模技术的理论与方法。建模技术能够准确描述和分析物流仓储系统的结构和运作过程,为决策者制定有效策略提供帮助。仿真技术能够模拟物流仓储系统的运行情况,预测性能与效果,提升系统设计。本文提出了将建模与仿真技术整合的研究,以准确评估系统性能与优化方案。这些研究成果对提升物流仓储系统性能具有实际意义,并为未来研究方向提供了参考。

考虑协同创新的供应链多中断系统动力学建模及仿真

受国际冲突、贸易环境、气候、重大疫情等因素影响,供应链中断事件频发。针对供应链产能中断和运输中断,引入协同创新,构建由供应商、制造商、零售商组成的3级供应链系统动力学模型,探究供应链多中断情景下协同创新对供应链整体利润变化趋势的影响。仿真结果表明,协同创新能有效提高供应链中断后的恢复能力、增强供应链韧性,选择不同的主体进行协同会产生不同的效果,但在不同中断情景下由供应商主导创新活动、零售商分担创新成本的应对效果更佳。

风力发电系统建模及并网稳定性仿真研究

为探索风力发电系统并网时的稳定性特征,建立了相应的仿真模型,包括风速、风力机、机械传动3个关键通用模块,并在其基础上结合某风电场的实际情况,运用Simulink软件构建了双馈风机并网模型。分别在电压控制模式和无功功率控制下,以不同的风速开展并网稳定性模拟,得出了相应的技术特征。结果显示,风电机组的端电压、端电流、有功功率、无功功率、电机转速与风速的变化存在紧密的联系,各指标在波动后均可重新达到稳定状态。

机电系统新型多软件协同建模与仿真环境(英文)

针对传统机电系统虚拟样机软件的性能易受个别子程序分析能力制约的问题,综合多种仿真软件的优势,构建了一种新的模块化的多领域协同建模与仿真环境。采用Pro/Engineer、ANSYS和ADAMS建立机械系统的刚柔耦合多体动力学模型,采用AMESim和MATLAB/Simulink建立液压控制系统模型,并在MATLAB/Simulink中将两子系统模型根据参数关联有机集成,得到机电液一体化的总体模型。子系统模型和总体模型可分别用于不同系统级别的仿真研究。以某复杂机电液一体化调平系统的虚拟设计为例,便捷高效地实现了单学科领域建模和机电液集成建模与协同仿真分析。仿真实验表明该新型多软件环境能够有效支持机电系统虚拟样机的开发研究。

基于AMESim的脉动灌浆系统建模与特性分析

为了了解脉动灌浆系统的力学特性以及压力等参数的控制特性,通过对脉动灌浆系统组成和工作原理进行分析,基于AMESim仿真平台建立了脉动灌浆系统仿真模型。为了验证模型的正确性,将施工现场监测的输浆管道压力和流量数据与仿真模型的输出数据进行比较。结果表明:该仿真模型能够较为准确地模拟系统的动态曲线变化规律,压力及流量的平均相对误差分别为6.4%、7.6%,验证了模型的正确性。根据灌浆条件的变化,通过仿真模型分析,得到了不同的泵送频率、浆液黏度、管道长度等条件下的浆液管道内压力和流量特性的变化曲线。

冷热环境下燃料电池客车热管理系统运行模式及特性研究

着眼于某款燃料电池客车的热管理及余热回收,构建了集成式整车热管理系统,提出9种热管理运行模式,基于AMESim建立整车热管理仿真模型,分析系统在高温、低温和极低温工况下的温控特性与能耗特性。结果表明,在环境温度为34、37、40℃的高温工况下,热管理系统可以使关键部件维持在适宜温度范围内,符合各自冷却需求;在环境温度为-10、-5、0、5℃的低温工况下,关键部件均可被满足其加热温控需求,考虑到余热回收座舱供暖,电堆和电机的余热量可满足-15℃及以上环境温度下车舱的制热需求,整车行驶能耗较纯PTC供暖最高可节省10.44%;在-30、-25、-20℃的极低温工况下,仅靠余热难以满足座舱加热需求,需通过PTC和余热联合供暖,PTC加热额外增加等效氢耗量分别为44.10、36.89、33.50g。

浮动基多机协调吊运系统的动力学建模与仿真

针对目前海上使用的起重机在承载能力和作业空间上存在不足的问题,本文提出一种浮动基多机协调吊运系统来填补海上吊运的需求。根据吊运任务建立了系统的空间构型,并利用D-H坐标变换法建立了系统的运动学方程。根据刚体动力学和流体动力学理论建立了吊物系统和浮基的动力学模型。利用系统的运动学方程,分析了系统的正逆动力学问题,并且进行了时域仿真。结果表明:以负载运动和浮基运动分别为系统的初始激励,负载会对浮基运动造成很大的影响,同时浮基运动也会消耗负载的动能,两者均会影响到海上吊运作业的安全。因此,在动力学分析后,需要对负载的防摆控制和浮基的稳定性进行研究。

服务供应链知识共创的系统动力学建模与仿真研究

服务供应链知识共创关系服务质量与创新,对服务供应链健康稳定发展具有重要影响。以服务供应链为对象,运用系统动力学方法,研究服务供应链知识共创的过程机制,同时利用Vensim PLE软件仿真模拟,并通过调整顾客知识需求、服务提供商和服务集成商的知识转移能力进行灵敏度分析。研究结果表明:服务供应链知识共创系统是由服务提供商知识子系统、服务集成商知识子系统与顾客知识子系统构成的动态复杂系统;顾客知识需求对服务供应链知识共创有积极影响;服务供应链知识共创随服务提供商和服务集成商的知识转移能力的增强不断提升。研究结果可丰富服务供应链和知识共创研究,能拓展系统动力学应用领域,为推动服务供应链知识共创提供思路。

机载软件建模与仿真技术研究

机载软件是机载系统的核心功能的载体,它的开发面临着早期验证困难、可重用性差、验证成本高昂等难题。针对这些问题,构建了一个支持机载软件先期验证的建模环境,开发了一套机载软件中间件,并研制了一种机载软件仿真验证环境。实验结果表明,所开发的建模及仿真环境能够极大地提高机载软件的开发效率,降低机载软件的开发和验证成本。

双层引纬机构振动系统建模研究

为解决双层剑杆织机质量的双层引纬机构振动问题,建立双层引纬机构的剑轮-剑杆-气垫导轨冲击振动刚柔耦合动力学模型,进行剑杆的瞬态振动特性仿真分析,设计振动测试实验平台对仿真模型参数进行修正,为后续双层剑杆织机设计和改进提供了精准的仿真模型。