漂浮式海上风电离网制氢联合仿真实验平台

海上风电制氢有助于解决海上风电消纳和远海输电难题,但目前的仿真缺乏海上环境对制氢影响的模拟,限制了相关研究与教学发展,因此亟需开发充分考虑海洋环境载荷的海上风电离网制氢仿真实验平台。该文将风机一体化仿真工具FAST和MATLAB/Simulink电力系统工具箱相结合,实现海上风机与发电机的联合仿真,在MATLAB内部通过设计接口实现电力系统与数学模型的两工具箱的联合仿真,以此构建两软件三工具箱联合的海上风电离网制氢一体化仿真实验平台。仿真结果表明,该平台能实现漂浮式海上风电离网制氢联合仿真,可为海上风电制氢有关研究和实验教学提供有力支撑。

基于ProE的联合收割机二级齿轮减速器仿真分析

针对联合收割机二级齿轮减速器总体结构进行了设计,基于Pro/E建立了二级齿轮减速器模型并完成了产品的装配,最后利用Pro/E Mechanism仿真模块对所设计产品进行了运动仿真。结果表明:模型满足设计需求,具有较好的稳定性,对二级齿轮减速器进一步的优化设计具有一定参考作用。

基于Edem-RecurDyn联合仿真的火车皮厢底冻黏浮煤清扫机构性能优化分析

火车皮作为煤炭运输的主要设备之一,其运输效率一直是煤炭运输行业的关注重点,在北方地区冬季低温条件下,影响运输效率的主要原因是煤炭中所含的水分与凹凸不平的车厢内表面形成黏附,逐渐由车厢表层向煤炭内部扩散,最终产生冻车现象导致设备无法继续运行。首先,以不同清扫方式现存的问题为出发点,结合实际的工程项目,设计了一款自动化冻黏浮煤清扫机构并对其清扫性能进行优化研究。其次,通过理论研究分析建立浮煤冻黏颗粒模型,分析清扫过程中滚刀的运动情况并建立力学模型和数学模型。最后,联合多体动力学软件RecurDyn对清扫机构底部清扫滚筒性能进行仿真研究,求解不同滚筒转速、牵引速度和清扫深度对清扫性能的影响规律,通过优化寻求清扫阻力最小、能耗最低的性能参数匹配方案。结果表明,清扫机构的清扫效率受滚筒转速影响较小,随滚筒转速提高,清扫阻力大小在一定范围内波动;随着牵引速度不断提高,清扫阻力先降低后逐渐增高;清扫深度对清扫阻力的影响最大,随清扫深度的增加,其清扫阻力不断增加。根据单因素参数对清扫阻力大小影响规律,取合理范围利用响应面法对其综合影响规律进行仿真试验,得到目标函数后,利用Matlab对其数学模型求解最优解,最终得到滚筒转速为78 r/min、牵引速度为0.05 m/s、清扫深度为100 mm时,清扫机构所受阻力最小、清扫比能耗最低为0.22 kWh/m^(3),清扫机构性能达到最优。

长三角地区联合河长制政策效果模拟与仿真研究

基于DPSIR理论,运用系统动力学的方法,构建长三角地区联合河长制政策仿真模型,从水资源保护、水污染防治、水生态修复、水环境治理等维度,通过模拟与仿真,纵横对比联合河长制的政策效果,分析联合河长制政策2023—2035年的政策效果。研究结果表明:(1)长三角地区联合河长制政策整体效果比较显著,在水资源保护、水污染防治、水生态修复、水环境治理四个方面的政策效果明显;(2)自2023年起的未来十多年,联合河长制政策效果呈减弱趋势,并不具有较强的可持续性,要持续实现联合河长制较好的政策效果,需要进一步深化完善与联合河长制政策相配套的协作机制、动力机制、保障机制、监督机制等政策体系。论文为解决长三角地区流域治理中上下游,干支流、左右岸不协同,优化流域单元与行政单元间的“条”“块”协同机制,推进长三角地区协同大保护与高质量发展具有十分重要的理论意义和实践价值。

基于联合仿真的表贴式永磁游标电机的伺服系统设计

研究了表贴式永磁游标电机的伺服系统,设计电机三环(即电流环、速度环、位置环)结构的伺服控制系统控制器,并分析伺服系统的动、静态性能。利用Maxwell、Simplorer及MATLAB/Simulink软件建立了表贴式永磁游标电机伺服控制系统联合仿真模型,研究了位置环参数对位置跟随系统快速性和准确性的影响。对比分析了电机三环结构伺服控制系统场路耦合仿真与定参数仿真。仿真结果表明,此控制策略可以实现表贴式永磁游标电机精准定位、无超调,且具有良好的快速性和抗干扰性。

基于Adams与Amesim的二维精密高速转台机电联合仿真分析

为解决高精度转台的位置控制精度问题,以二维精密高速转台为研究对象,使用Adams软件建立转台动力学模型进行仿真分析,以固定角度驻留效果来评价模型精度,实现了动力学仿真与分析.为进一步提高模型驻留精度,采用Amesim软件和Adams软件开展了联合仿真,由Adams软件负责传动计算求解,Amesim软件进行位置控制.相较于仅使用动力学模型进行仿真,联合模型的仿真结果相对误差在60°和120°的驻留分别减小到0.13%和0.09%,从模型精度上保证了联合模型在二维精密高速转台设计或改造上的准确性.最后对传动座样机进行测试,记录样机真实驻留角度,验证了联合模型的准确性和精度.

基于联合仿真的电励磁同步电机线性自抗扰控制

针对电励磁同步电机(EESM)在车用电机控制方向的研究,通过Maxwell设计EESM有限元模型,基于Simulink搭建电机控制系统模型。然后,根据凸极EESM的电机特性和电磁转矩分析,在控制系统中采用最大转矩电流比(MTPA)矢量控制方式在Simulink-Maxwell进行EESM控制系统的联合仿真验证。同时,控制系统电流环应用线性自抗扰控制(LADRC),基于电机已知参数在LADRC中设计模型辅助—扩张状态观测器(MA-LESO),以观测和消除系统扰动变量。仿真实验表明,采用MTPA矢量控制的电机在带载时转速波动降低,带载能力增强;在电流环中采用MA-LESO的LADRC控制器能使电机转速在稳态时波动更小,在带载时的抗干扰性能更强,电机运行过程相对稳定;电机负载转矩和定子电流在空载、负载时的波形更稳定,显著提升了电机运行性能。

液电混动履带底盘电液系统联合仿真与试验

针对传统以液压驱动或纯电驱动的履带式农机装备功耗大、系统响应慢、电池续航短、功率扭矩输出不足等问题,本文提出了一种高效液电混动履带式行走底盘,集成了液压驱动和电驱动两套独立动力系统,双液压马达及双伺服电机的四轮驱动结构,可实现整机大扭矩输出,利于整机轻量化设计;通过伺服电机速度及力闭环控制,适应匹配底盘外负载的变化,可显著改善闭式液压驱动系统的动态输出特性,提高整机动态控制性能并降低工作能耗。基于AMESim与Matlab建立了电液混动系统的联合仿真模型,对比分析整机在平地直线行驶、山地爬坡、原地转向等不同工况的行驶动态性能,试验结果表明所设计的液电混合驱动履带底盘最大行驶速度可达1.1 m/s,原地转弯时间最快为2.4 s,最小转弯直径为150 cm,可实现丘陵山地复杂地形转弯及调头;履带底盘直线行驶偏移率不大于3.3%;在相同工况下与液压驱动相比,液电混合动模式下整机能耗可减少9.3%,提高了整机工作效率。

秸秆翻旋联合整地机液压系统设计与仿真

针对联合整地机难以控制旋松深度和耕作地面平整度问题,文中设计了动态可调的新型整地机调整装置及其液压系统。对结构进行了分析并采用ADAMS软件进行多体运动学仿真,求解出液压缸伸缩量为0.12 m、旋松深度调整范围为0~0.15 m;采用ADAMS和AMESim软件机械液压联合仿真得出旋松装置上升平均速度为0.04 m/s、下降平均速度为0.03 m/s,验证了液压系统的稳定性,确定了液压元件的工作参数;采用仿真软件验证了液压系统承受冲击载荷的能力。仿真结果表明:调整装置能够满足联合整地机旋松和刮平调整作业要求,为样机制造提供了有力支撑。

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。

基于机液联合仿真模型的闸门启闭机故障注入及诊断研究

为了对含故障特征的弧形闸门系统运行信号进行评估和故障诊断研究,基于某弧形闸门试验平台检测数据,建立弧形闸门启闭机构的机液联合仿真模型,进行模型相似度分析和修正。通过基于闸门实时开度反馈信号闸门状态控制策略对闸门进行工作状态的控制,提高了仿真效率和稳定性,获得更符合实际的状态特征。在模型中注入液压系统与机械系统故障,分析故障对闸门运行信号产生的影响。为了充分体现故障特征信息,选取多个信号进行融合并调整权重分配,基于加权多通道数据融合方法解决了故障识别精度波动大的问题,为了提高网络模型的泛化能力,在网络模型中加入残差结构进行优化,基于迁移学习的卷积神经网络解决了故障识别精度低的问题。结果表明,构建的模型可以表现出弧形闸门工作过程中重要信号比如压力、流量、振动等信号特征的动态变化;使用改进后的加权多通道数据融合的基于残差结构优化的神经网络准确率达到了97.17%。

基于AMESim-Matlab联合仿真的拖拉机耕深控制研究

在拖拉机电控液压耕深控制系统的研究中提出力位综合-滑转率的联合控制方法及控制策略,加入滑转率监测控制,在最优滑转率区间允许范围内调节耕深。搭建电控液压悬挂的液压物理模型,并建立仿真模型,设计滑转率模糊控制器、力位综合模糊PID控制器,试验研究基于滑转率逻辑门限的多参数控制效果。试验结果表明在超出滑转率逻辑门限值时系统有较好的响应效果,对滑转率的变化有较优的跟随效果,为拖拉机耕深控制系统多参数控制提供理论基础。

单轨吊起吊马达同步控制联合仿真分析

为了提高单轨吊起吊液压系统面对偏载启动、负载突变和系统调速时的自适应性,更好地满足单轨吊智能化远程控制需求,提出一种基于BP-PID控制的单轨吊液压起吊同步控制系统。首先,分析液压系统原理,并分析转速控制原理和同步控制策略;其次,分析BP神经网络原理并设计BP-PID控制器;最后运用AMESim和MATLAB/Simulink建立液压系统模型和同步控制器模型,并与PID控制进行比较分析系统偏载启动特性、抗负载突变特性和系统调速特性。仿真结果表明:偏载启动时,系统采用BP-PID控制能够有效降低起吊马达超调量和最大同步误差,减少系统响应时间;负载突变时,系统采用BP-PID控制能够有效降低系统最大同步误差,减少系统响应时间,使系统具有更好的鲁棒性;调速时,系统采用BP-PID控制,无论目标转速增加还是减少,都能有效降低起吊马达超调量,减少系统响应时间。

舵机传动系统动力学联合仿真建模及实验研究

全电/多电飞行器舵机传动系统由电动舵机、传动机构、舵面以及控制系统所组成,其性能对飞行器的动态飞行品质和控制精度具有重要影响。根据电动舵机(EMA)结构组成,建立其系统动力学方程,并基于AMESim软件通过图形化建模方式建立其动力学模型。基于Virtual.Lab Motion软件建立传动机构动力学模型,此模型考虑了含间隙非线性接触碰撞效应、构件弹性变形和舵面负载等因素的影响。基于Coupled主从耦合联合仿真方式,建立舵机传动系统联合仿真模型。基于综合性能实验台开展了舵机扫频实验,并与仿真结果进行对比。结果表明:仿真结果与实验结果误差较小,验证了舵机传动系统联合仿真模型的正确性。

基于机电液联合仿真的铁钻工柔顺控制研究

铁钻工在运行过程中存在较大的负载扰动,且特定工况下需要实现力控制,控制精度达不到期望要求,容易造成管道损坏。对此,采用阻抗控制方法控制铁钻工的运动,研究液压缸的位移与力跟踪性能。通过建立铁钻工机构运动简图,并利用解析法求得正逆运动学方程。为了提高运动轨迹柔顺性,采用五次多项式插值方法对铁钻工进行运动轨迹规划。设计阻抗控制方法,内环通过PID控制器进行位置控制,外环控制力。通过AMESim和Simulink分别建立铁钻工动力学模型、液压系统模型及阻抗控制模型,通过联合仿真模拟铁钻工运行过程。结果表明:铁钻工在未与环境接触工况下及环境接触工况下均具有良好的位置控制精度,与不采用阻抗控制器相比力跟踪精度提高了42.4%。

某型船用大功率液控离合器传动系统联合仿真研究

进行了有关船用大功率液压驱动齿式离合器运动学及接触动力学的Adams和AMESim联合仿真流程研究,并进行了联合仿真交互操作界面开发,在给定参数下,能够输出可视化的计算结果。仿真分析结果表明,齿式离合器轴向接合过程的动态特性与冲击载荷受到主动端扭转刚度与轮齿端面结构的影响;减压阀最大开口压力为2.5 MPa,该压力下的最大推力为1.884×10^(5) N;在内外圈发生碰撞时,油压会急速上升,如果减压阀的流量不足,则进油油路会泄漏。经过多次联合仿真发现,进口压力在0.008~0.01 MPa就能实现在4 s左右完成离合器的接合脱开过程。

斜坡式重力储能系统机械与电气联合仿真的多软件协同建模方法

重力储能具有安全性高、成本低、寿命长、存储能量无衰减、建设周期短及环境友好等优势。其中,斜坡式重力储能可以利用山体自然落差降低建设成本,并减少占用平地资源,是长时大容量储能领域的重要前瞻性技术之一。然而,斜坡式重力储能系统具有机械与电气动态高度耦合的特点,现有仿真模型难以完整描述其动态特性。针对该问题,本工作提出了一种斜坡式重力储能系统机械与电气联合仿真的多软件协同建模方法。首先,采用三维机械设计软件Solidworks建立包括斜坡、轨道、载重小车和质量块的机械系统框架模型;然后,将Solidworks中建立的模型导入多体动力学仿真软件Adams,并建立载重小车与链传动机构的联系,获得机械系统完整模型;最后,将Adams中的机械模型导入Simulink,并建立与电气模型的联系,从而获得机电联合仿真模型。将所提出的多软件协同仿真模型与Simulink独立仿真模型,在电网正常和异常工况下分别进行仿真对比,结果表明多软件协同仿真模型能够更加全面地描述斜坡式重力储能系统的动态特性。因此,多软件协同仿真模型能够更好地支撑对斜坡式重力储能的功率特性分析、安全性评估和机械参数优化设计等工作。

基于CarSim-Simulink联合仿真的牵引车转向控制策略研究

牵引车在承担林业运载作业时,由于林间路况复杂,因此多以低速运行,有较高的转向需求,且往往带有负载单位,所以更关注其行驶稳定性与转向灵敏性。利用CarSim软件构建牵引车物理模型与负载模型,基于Simulink软件进行牵引车控制策略的设计,结合二自由度动力学模型建立牵引车二自由度模型,以牵引车横摆角速度与质心侧偏角参数结合模糊控制理论对牵引车转向过程进行制动力矩反馈控制,另外根据牵引车四轮转向模式,引入前后轮转角比例控制策略。在CarSim-Simulink联合仿真平台下,结合林业作业复杂路况进行不同控制策略下牵引车低速行驶与转向试验。结果表明,采取的控制策略有效减少复杂路况下牵引车的转向半径,提升转向速度,并将质心侧偏角限制在较小范围,牵引车稳定性较高,且横摆角速度稳态值更接近理想状态,转向更加灵敏。

低电压穿越过程中风电机组载荷特性联合仿真研究

【目的】电网电压跌落故障会引起风电机组载荷的剧烈变化,严重影响风电机组的安全稳定运行。随着风电机组的大型化,风电叶片长度不断增加,塔筒增高,其载荷特性对系统参数波动变得敏感。因此,需要研究电网电压跌落过程中关键部件的载荷与振动特性。【方法】提出了基于动态链接库和Socket通信的数据交互方式,建立了Simulink与Bladed的联合仿真方法。基于某3.4 MW风电机组模型,采用给定风速变化的工况对联合仿真平台进行验证。研究了低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)过程中机组总体性能与叶片、塔筒载荷的变化关系。【结果】电网电压跌落幅值对电机功率影响较大,对风轮的调节参数影响较小。低电压穿越过程中风轮的桨矩角调节和转速有较长时间的波动,叶片外叶展处载荷的变化大于内叶展处,叶尖位移增加。塔架的振动频率与固有频率接近,存在潜在风险,需要在机组设计中考虑。【结论】联合仿真平台可以很好地模拟风电机组的气动性能与部件载荷的暂态特性,为机组的优化控制提供参考。

基于数字孪生仿真的半导体可重入混合流水车间联合调度优化研究

在新一代信息技术与高端制造产业加速融合渗透的背景下,文中针对半导体车间订单动态到达、车间生产信息透明度低的问题,提出了一种基于数字孪生仿真的半导体可重入混合流水车间联合调度方法。首先,设计了一种基于AnyLogic的数字孪生仿真架构,并在此基础上构建了高保真数字孪生仿真模型,对多源异构数据虚实交互、多维多尺度孪生模型运行机理进行了深入探讨;其次,综合考虑最大完工时间、碳排放量和AGV利用率建立联合调度模型,提出了一种结合数字孪生的ENSGA-Ⅱ算法进行求解,并将其嵌入AnyLogic孪生模型实现实时调度;最后,基于差异化场景和半导体车间任务实例,验证了所提方法的有效性。