功率分流混合动力系统模式切换连续瞬态冲击机理及其性能客观评价

针对功率分流混合动力系统模式切换过程连续瞬态冲击机理尚不明确且缺乏客观评价指标和方法的问题,本文探究了模式切换连续瞬态冲击机理及其性能客观评价方法。首先,结合动力传动系统高动态性能测试台架,建立了考虑转矩过零、齿轮副啮合时变刚度、齿隙及驱动电机转矩脉动的功率分流混合动力专用变速器(DHT)瞬态扭振模型;其次,研究了DHT模式切换过程转矩过零变化机理,提出了考虑转矩过零次数和模式切换时间的连续瞬态冲击性能时域评价指标,并采用短时傅里叶变换方法建立了基于冲击度时频特性的频域评价指标;最后,以纯电动向功率分流混动模式切换过程为例,采用变异系数法对不同加速踏板开度和齿隙影响下的连续瞬态冲击性能进行了客观分析评价。结果表明,功率分流DHT动力输出端转矩频繁过零和齿隙间的耦合作用是引发模式切换过程连续瞬态冲击的主要原因,减小齿隙可降低最大振幅频率100~200 Hz范围内的连续瞬态冲击;同时,根据综合评价得分对比,得到了模式切换过程连续瞬态冲击性能优化参数,本研究可为功率分流混合动力系统模式切换平顺性协调控制策略优化提供支撑。

模式切换结合模糊PWM的气动容腔压力控制方法

容腔压力是管路系统的主要控制对象,用高速开关阀代替普遍使用的比例阀进行压力调控,可大幅降低系统成本。针对单腔双阀压力跟踪系统,提出了一种模式切换结合模糊PWM的气动容腔压力控制方法。该方法的目的是减小超调,降低调节时间,提高压力跟踪性能。首先由模糊控制器根据偏差给出占空比指令,然后通过引入PWM将开关量转换为连续量调节,进而通过快速切换开关阀的工作模式实现容腔内压力的精细化调节。仿真结果表明:阶跃响应的超调量小于0.6%,峰值时间0.15 s,调节时间0.16 s,同时能够很好的跟踪上0.5 Hz的谐波信号,与当前控制策略相比,超调量和调节时间均有明显的降低。

基于模式切换的互联空气悬架性能研究

为进一步提高互联空气悬架性能,设计了一种互联模式切换策略,该策略首先建立互联空气悬架整车动力学模型;然后基于平顺性和操稳性性能指标函数设计综合评价指标,利用不同连通模式下综合指标的变化规律,设计互联模式切换控制策略;最后进行数值仿真,仿真结果表明,该控制策略可明显地改善互联空气悬架性能,提高乘车舒适性。

驱动系统效率最优的并联混合动力商用车模式切换及换挡控制策略

为提高搭载自动变速器的并联混合动力商用车燃油经济性,以驱动系统效率最优为目标,提出一种新的驱动模式边界划分和挡位边界划分方法。制定了基于效率最优的模式切换及换挡控制策略,并在中国重型商用车行驶工况下对所制定的控制策略进行了仿真验证。结果表明,所提出的策略不仅能够维持电池荷电状态的平衡,且百公里油耗比电辅助控制策略低11.2%,具有更好的燃油经济性。

四轮驱动混合动力汽车模式切换协调控制

混合动力汽车通过发动机和电机两种动力源实现多种驱动模式,不同动力源的切换对整车动力性能和驾驶性能有着重要影响。在四轮驱动混合动力汽车的基础上,针对模式切换过程中不同动力源响应性差异造成驾驶性能变差的问题,以纯电动向混合驱动模式切换过程为研究对象,提出了以离合器、电机和发动机为控制对象的协调控制策略,通过控制离合器接合压力并结合电机定转矩补偿控制,同时对发动机转速进行PID闭环控制。台架和实车试验结果表明:该控制策略能够快速平稳地实现驱动模式切换,提高了整车驾驶性能。

基于固态变压器的有源配电网自适应模式切换与功率管理

为实现高压电网和交直流混合微网的系统集成与优化,固态变压器(solid-state transformer, SST)成为研究热点。然而,目前较少考虑线路或通信故障条件下系统运行模式的协调控制以及即插即用单元的功率优化分配。为此,提出一种基于SST的有源配电网自适应模式切换与功率管理策略。首先,基于SST的系统架构实现高压并网、微网互联、微网孤岛的平滑模式切换,保证母线电压稳定在额定值附近。同时,采用分布式一致性算法和改进下垂控制,根据运行成本、储能荷电状态(state of charge, SOC)实现经济均衡的功率分配。最后,基于RT-LAB实时仿真平台验证所提模式切换与功率管理策略。

面向新能源接入的电能路由器模式切换协调控制策略

电能路由器(electrical energy router,EER)可实现新能源、储能及多种电能负载的灵活接入,协调控制和运行模式切换是其运行控制的重点。为实现EER运行模式的平稳过渡,降低EER运行模式切换时母线稳压单元控制模式改变导致的切换冲击,首先分析并网和孤岛两种运行模式切换时的电压扰动机理,研究系统内功率突变以及母线稳压单元控制器的调节过程对系统的影响。然后设计EER模式切换时序,提出一种基于移相比保持器、电流保持器的控制器输出量提前补偿的模式切换协调控制策略,能够实现端口功率的实时平衡,降低模式切换暂态过程中的电压扰动,提升系统的暂态稳定性。最后,通过Matlab/Simulink仿真软件搭建EER仿真模型,验证了所提控制策略的有效性。

无人机自主滑翔中的模式切换逻辑研究

无人机可以通过自主滑翔从自然环境里的热上升气流中获取能量,提高自身的续航能力。在此期间,模式切换是无人机自主滑翔的关键。针对该问题,设计了基于七孔探针和嵌入式技术的气流感知系统,该系统可测量流动角高达72°的气流方向和速度。基于气流感知系统,设计了控制无人机自主进入和脱离滑翔模式的模式切换逻辑。通过在风洞中模拟热上升气流,利用风洞虚拟飞行试验验证了所设计模式切换逻辑的可行性。试验结果表明:在不同速度的热上升气流作用下,基于气流感知系统设计的模式切换逻辑都能够使无人机自主进入和脱离滑翔模式,且在不同大小的滚转角指令下,模式切换逻辑都能够使无人机脱离滑翔模式。

单侧中耳胆脂瘤患者耳内镜手术中应用持续灌流与非灌流模式切换对术耳气骨导差水平及复发率的影响观察

目的探究单侧中耳胆脂瘤(middle ear cholesteatoma,MEC)患者耳内镜手术中应用持续灌流与非灌流模式切换对术耳气骨导差水平及复发率的影响观察。方法选取2017年4月至2021年5月在开滦总医院收治的102例单侧MEC患者,采用随机数字表法将102例单侧MEC患者分为观察组(51例)和对照组(51例),观察组采用持续灌流与非灌流模式切换模式耳内镜手术,对照组采用非灌流耳内镜手术。比较观察组和对照组手术治疗时间,比较术前、术后6个月气导听阈、骨导听阈(pure tone audiometry,PTA)及气骨导差(air-bone gap,A-B gap)的变化,观察术后两组MEC患者复发情况。结果观察组MEC患者手术用时(86.52±7.30)min,对照组MEC患者手术用时(117.15±9.34)min,两种模式手术时间比较差异有显著性(P<0.05)。观察组术前平均气导听阈、A-B gap值分别为(54.70±10.38)dB、(34.93±9.30)dB,术后6个月平均气导听阈、A-B gap值分别为(35.24±11.66)dB、(15.65±7.07)dB,组间差异有显著性(P<0.05)。术前和术后骨导听阈无明显变化(P>0.05)。观察组术后有2例中耳胆脂瘤复发,对照组患者术后有6例复发,其复发率分别为3.92%和11.76%(P<0.05),术后6个月两组患者均无面瘫、眩晕、听力下降等症状。结论单侧MEC患者耳内镜手术中应用持续灌流与非灌流模式切换,能降低患者气骨导差,减少MEC复发率,改善患者的听觉。

双燃料混合动力船舶燃料模式切换自适应控制

混合动力船舶会采用双燃料模式运行,不同的运行工况下,船舶所需的燃料供应量会有所变化。通过调整燃料模式,使船舶以最佳燃料效率运行,从而减少能源消耗和燃料成本,但是在双燃料环境下,需要切换的模式增加,切换过程无法做到自适应,智能化程度较低。研究一种双燃料混合动力船舶燃料模式切换自适应控制技术。利用转速传感器采集船舶发动机转速信号并实施去噪处理;将船舶燃料模式分为三种,通过粒子群优化算法确定最佳的发动机转速差值分配方案,基于PID完成燃料模式切换自适应控制,实现三种燃料模式之间的有效自适应切换。结果表明:在三种工况下,所研究技术的超调率在2左右,且切换时的振动幅度在(0.15~0.22)m/s^(2)之间,说明该技术控制下燃料模式切换过程更加稳定,自适应应用效果较好。

串并联混合动力系统自适应模式切换优化控制

为改善某新型串并联插电式混合动力系统双电机纯电动至并联驱动模式切换品质,同时确保不同车辆行驶状态及驾驶员输入下模式切换策略的适应性能,提出了平顺性起机和动力性起机概念,设计了自适应模式切换优化控制策略。首先,建立该串并联混合动力系统动力学模型,并对其双电机纯电动至并联驱动模式切换过程进行分析,确定模式切换不同阶段控制目标及控制策略;其次,以车辆驾驶平顺性和发动机起动时间为优化指标,通过动态规划求解发动机最优拖转转速曲线,提出一种发动机起动模型预测优化控制策略,在线计算离合器滑摩转矩以拖转发动机跟踪目标最优转速曲线,并通过电机补偿输出端转矩波动。离线仿真及硬件在环台架试验结果表明,所开发的自适应模式切换控制策略能够满足不同的驾驶需求,并具有较好的驾驶平顺性。

P2.5-PHPS发动机至混合驱动模式切换过程动态协调控制研究

搭载双离合变速器的P2.5插电式混合动力系统传动效率高,换挡和模式切换过程无动力中断,应用前景广阔,但其模式切换过程由于发动机与电机的扭矩响应特性存在差异,扭矩波动明显,影响驾乘体验。针对上述问题,提出一种发动机驱动至混合驱动模式切换的协调控制策略,以搭载双离合变速器的P2.5插电式混合动力系统为研究对象,对其发动机至混合驱动模式切换过程进行分析,依据分析结果将系统模式切换过程划分为4个阶段。在此基础上,基于PID反馈原理控制动力源的实际输出转矩并通过控制加速踏板开度变化率限制发动机的扭矩变化率,利用驱动电机扭矩快速响应的优势补偿发动机扭矩响应滞后来降低输出扭矩波动,制定模式切换过程多阶段双动力源扭矩协调控制策略。搭建基于P2.5插电式混合动力系统的发动机至混合驱动模式切换动态协调控制仿真模型。仿真结果表明,模式切换过程无动态协调控制策略的最大冲击度约7.1 m/s^(3),策略下最大冲击度约1.78 m/s^(3),减小74.9%,表明所提出的控制策略能有效减小模式切换过程冲击度,提高整车平顺性。

粗轧模式切换对带钢宽度的影响

针对2050产线粗轧模式切换后同层别带钢宽度超差问题,分别从定宽机减宽、粗轧宽展、狗骨恢复以及精轧宽展等方面进行了归纳总结与原因分析,并制定了有效的解决方案。结果表明,当粗轧模式切换后,立辊道次数变化引起的狗骨恢复量偏差是造成带钢宽度超差的主要原因,同时不同粗轧类型模式切换对带钢宽度的影响规律存在差异。为消除粗轧模式切换对带钢宽度控制带来的不利影响,开发了自动宽度补偿功能,并取得了较好的应用效果。

高速开关阀控位置伺服系统的模式切换控制

针对高速开关阀阀控位置伺服系统在脉宽调制信号驱动下,存在控制精度差的问题,提出了一种“模式切换”算法以提高其控制精度。首先介绍了系统结构与工作原理,并在此基础上建立系统数学模型。分析了四个高速开关阀开、关状态组合形成的七种工作模式,舍弃两种会产生较大流量变化的工作模式,选择剩余的五种工作模式以满足微小位置误差调节的需求。设计了“PID+模式切换”控制器,使用位置误差的PID控制器输出值和主阀两腔压力作为工作模式切换的依据,通过工作模式的实时切换,实现了主阀的高精度位置控制。试验表明在跟踪幅值为4.5 mm,频率为0.5 Hz的正弦轨迹时,主阀最大跟踪误差、平均跟踪误差及标准跟踪误差分别为0.46, 0.08, 0.07 mm,与传统PID控制器相比,所提控制器能够获得良好的位置控制性能,且高速开关阀总的开、关次数也减少了38%。

基于模式切换的双有源桥型微逆变器优化调制策略

双有源桥微逆变器具有开关器件数量少,软开关范围大和可双向传输功率等特点,相较于其他微逆变器拓扑具有优势。该文对双有源桥型微逆变器3种调制模式的功率传输边界、变压器电流有效值和软开关范围进行详细分析,提出基于模式切换的优化调制策略。通过设计内移相角在工频周期内的变化轨迹,并利用前馈控制计算外移相角取值,使调制模式在模式2和模式3之间切换,减小变压器电流有效值,并实现所有开关管在整个工频周期内的软开关,从而提高微逆变器的效率。最后,搭建600W微逆变器样机,通过实验验证优化调制策略的正确性。

基于负载补偿的功率分流混合动力系统模式切换性能测试方法

由于功率分流混合动力系统性能测试台架与实际车辆的动力学特性存在差异,导致测试台架难以精确模拟实车的行驶负载特性,使得功率分流混合动力系统模式切换性能测试的准确度不高。为此,本文提出一种基于负载动态补偿的功率分流混合动力系统模式切换性能台架测试方法。首先,建立了考虑实际车辆道路负载、模拟发动机、功率分流混合动力专用变速器(dedicated hybrid transmission,DHT)和测试台架传动系统的台架系统动力学模型;其次,针对纯电动至功率分流混合动力模式切换过程,对比分析了动力源的动态响应和台架系统模型的加载特性;然后,设计了基于转速闭环跟踪的转速前馈校正补偿器以提高负载模拟转速控制的抗干扰能力,并结合转矩前馈校正补偿器降低加载转矩的动态误差。最后,离线仿真和硬件在环台架试验结果表明:基于台架系统模型开发的负载动态补偿算法可提高测试台架加载精度32.67%以上,保证了功率分流混合动力系统模式切换性能测试的准确性。

全姿态水下移动平台模式切换姿态控制研究

为了适应复杂海洋环境中多样性的观探测任务需求,本文提出了一种融合Argo浮标、水下滑翔机(Glider)和自治式水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV) 3种工作模式的全姿态水下移动平台(All-attitude Multimode Underwater Vehicle,AMUV)。首先,基于3种水下移动平台的工作原理,建立了AMUV的六自由度动力学模型;然后,针对动力学模型中的非线性耦合特性及模式切换过程中的驱动位形变化等问题,基于比例、积分、微分控制器(Proportional Integral Derivative,PID)与模糊控制概念,设计了不依赖于数学模型的自适应模糊PID姿态控制器,实现了AMUV多模式切换过程中的姿态控制;最后,开展多模式切换控制仿真实验,将自适应模糊PID控制器与传统PID控制器仿真结果进行对比,并设计了全模式任务工况,仿真结果表明,本文提出的控制器能够精确和稳定地控制AMUV进行多种工作模式的相互切换。

太阳能和空气源复合热泵的最优模式切换分析

太阳能和空气源复合热泵在不同模式下具有不同性能,如何在实际应用中以最佳的工作模式运行,对提高系统综合性能至关重要,为此提出2种用于实现系统最优模式切换的判断方法:1)基于最优模式切换的太阳能辐射强度和环境温度的复合环境参数范围表;2)流经2个蒸发器(太阳能集热/蒸发器和风冷蒸发器)的制冷剂质量流量分配比。基于此,在工程方程求解器(EES)中建立太阳能/空气双源辅助热泵热水器的仿真模型。首先,基于上海松江地区的气候条件模拟比较不同模式下的系统性能,再分析和讨论将复合环境参数范围表和质量流量分配比作为系统最优模式切换的判断方法的可行性。结果表明,在相同环境温度下,随着太阳辐射强度的增加,系统最优运行模式将由太阳能-空气模式转变为太阳能模式。此外,将流经2个蒸发器的制冷剂质量流量分配比作为模式切换的准则是可行的,对于本系统其最优运行模式由太阳能-空气模式转变为太阳能模式时的质量流量分配比临界值约为2.02。

三端智能软开关运行控制模式切换技术

多馈线故障下,提出三端智能软开关(soft open point,SOP)运行控制模式切换技术。首先,结合三端SOP控制模式的内外环结构,提出了一种改进控制逻辑的控制模式切换策略;然后,为实现多馈线故障下SOP各工作模式间平稳过渡,提出了适用于多馈线故障下三端SOP的控制模式切换流程;接着,通过采用相角预同步策略,保证了失电馈线并网时相角的平滑性;最后,搭建了含三端SOP的配电系统模型,并进行仿真。仿真结果表明:所提的运行控制模式切换技术能减少直流侧最大电压波动,各端口电压和相角能够平稳过渡。

飞走巡线机器人多模式切换混杂控制方法

电力线所处环境恶劣,工况复杂,具柔索特性,对巡线机器人的稳定性和可靠性提出较大挑战,因此以飞走巡线机器人(flying-walking power line inspection robot,FPLIR)为研究对象,提出了一种多模式切换混杂控制方法。在FPLIR巡检工作原理基础上,建立4种控制模式的混杂自动机模型和相互切换的监测器模型;利用Lyapunov函数法和力角稳定性判据(force-angle stability margin,FASM)法分析FPLIR多模式切换和力学特性的稳定性;基于各模式的控制目标,提出了对应的控制策略,尤其结合FPLIR的结构和工况特点,设计变论域模糊控制器,提高FPLIR线上行走的稳定性,设计模型预测控制器,提高FPLIR落线的安全性。最后通过仿真和实验验证了多模式切换混杂控制方法的有效性和可行性,提升了FPLIR在复杂电力线环境下的适应性,为未来机器人智能巡检提供理论参考。