电机控制器散热结构及热仿真分析

电机控制器在工作过程中会产生大量的热,能够快速高效地散热对控制器的稳定性、安全性及寿命具有决定性作用。本研究旨在通过优化电机控制器的散热结构,达到提高其散热效率并使其温度较为均匀分布的目的。首先通过有限元分析对电机控制器进行散热仿真,得到其温升结果及其温度分布。仿真结果发现控制器的散热效率较低,存在温度分布不均匀的情况。为了解决这个问题,对控制器散热结构及其尺寸进行优化,该结构以尽可能地增加散热表面积,从而提高散热效率。结果表明,新的散热结构可以有效提高电机控制器的散热效率并使其温度分布得更加合理。结合优化的散热结构和热仿真技术,我们可以提高电机控制器的散热效率,从而保证电机控制器的稳定性和延长其寿命。本研究的结果对电机控制器的设计和制造具有一定的参考价值。

基于Emulate的锅炉负荷协调控制系统仿真实训

基于罗克韦尔RSLogix5000软件和RSLogix Emulate5000仿真控制器,实现了锅炉负荷协调控制系统组态,利用RSView32开发了监控界面,利用RSLinx软件实现了各部分的数据通信,完成了锅炉协调控制系统的仿真实训项目开发。通过实训项目开发流程,按照整体架构、控制系统设计与仿真和监控界面三大任务,培养高校工科学生的工程意识、工程素质和工程实践能力。

基于PID的电阻炉温度控制仿真

电阻炉是熔炼金属、玻璃成型及陶瓷制造等工业生产中的重要加热设备之一,主要利用电流使炉内电热元件进行发热,在工业背景下,电阻炉温度的准确控制对于生产过程的稳定性和产品质量至关重要。如果温度控制不足够精确,可能会导致材料变质、能源浪费和生产延误,造成一定的经济损失。为了优化这些过程并确保产品质量,精确的温度控制是必不可少的。在分析PID控制器基本原理以及特点的基础上,探讨基于PID的电阻炉温度控制系统设计,并通过Matlab的强大工具和模拟环境,模拟电阻炉温度控制代码,能够帮助进一步理解和改进电阻炉温度控制系统,使电阻炉温度控制更加精准,以满足不断变化的工业需求,生产出更高质量的工业制品,推动制造业的现代化发展。

四旋翼飞行仿真器的PID神经元网络控制器设计

针对四旋翼飞行仿真器系统具有多输入、多输出及多变量等特点,设计了一套基于四旋翼飞行仿真器的PID神经元网络控制器。首先建立四旋翼飞行仿真器系统模型,然后以四旋翼飞行仿真器为控制平台,并以MATLAB/Simulink软件为实验平台,搭建PID控制器和PID神经元网络控制器模型,并分别使用两种控制方法进行实时飞行仿真实验。最后实验结果表明,相比PID控制,PID神经元网络控制方法对四旋翼飞行仿真器的调节时间更短、超调量更小,具有更优的控制性能。

基于前馈+预测LQR的智能车循迹控制器设计

为提升智能车辆循迹性能,基于线性二次调节器(linear quadratic regulator,LQR)理论和滑模理论,提出了一种兼顾横纵向跟踪精度与转向稳定性的横纵向控制器。首先,构建了基于二自由度横向动力学模型的前馈LQR控制器。针对模型线性化后前馈LQR控制器转向稳定性降低的问题,结合恒定转弯率和速度(constant turn rate and velocity,CTRV)模型设计预测控制器,建立了基于实时车速-曲率模糊自适应预测时间的前馈LQR控制器。此外为提升纵向车速跟踪稳定性和跟踪精度,提出了一种基于滑模控制理论的纵向跟踪方法。并进行了联合仿真和硬件在环实验验证。结果表明:文中提出的横纵向控制器有效解决了跟踪精度与稳定性两者难以兼顾的问题,提升了智能车辆循迹性能。

低成本航空发动机控制器的低温加热设计及优化

为保证低成本航空发动机控制器在低温环境中稳定工作,设计了一种基于聚酰亚胺(polyimide, PI)加热膜的加热方案。对该加热方案在恒温阶段和升温阶段的加热效果进行了数值仿真分析以及实验验证,仿真与实验结果表明:该方案可以满足控制器的保温需求以及快速升温需求。针对主板元件在升温过程中温度均匀性较差的问题,提出了一种基于遗传算法的加热膜几何形状优化方法,对遗传算法的交叉操作流程和变异操作流程进行了改进,以满足加热膜在实际应用时受到的限制:加热膜布置区域必须为连通域、加热膜覆盖面积保持不变。使用该方法对主板加热膜的几何形状进行了优化,并对优化后的加热效果进行了仿真分析,仿真结果验证了该优化方法的有效性。

基于自抗扰控制器的永磁同步电机直接转矩控制

针对传统永磁同步电机直接转矩控制(DTC)中转矩和磁链脉动较大以及转速超调的缺点,文中提出了一种基于自抗扰控制器的直接转矩控制策略。对于传统的PI控制策略中的磁链环、转矩环以及转速环不能满足控制系统非线性的需求,所提出的控制策略中非线性的自抗扰控制器满足了系统的非线性需求,提高了控制系统的动态响应能力。该策略中使用自抗扰控制器取代了传统PI控制结构,设计磁链、转矩和转速自抗扰控制器。通过搭建半实物仿真平台,进行实验验证文中控制策略的有效性。实验结果表明所提出的控制策略与传统的直接转矩控制相比较,文中提到的控制策略可以有效降低转矩和磁链的波动并提高系统的稳定性,降低了转速超调,改善了系统的动态性能。

基于自抗扰控制器的射频消融电极温度控制系统仿真研究

目的将自抗扰控制器(active disturbance rejection controller,ADRC)应用于射频电极并探讨温度控制效果。方法在MATLAB Simulink仿真平台,建立基于ADRC的射频电极温度控制系统,进行阶跃信号实验。加入幅值为2的阶跃信号扰动,以模拟不稳定的人体内环境。最后,将温度滞后时间τ、温度转换时间T和增益系数K值增加20%和50%,与同条件比例-积分-微分(proportion integration differentiation,PID)控制性能对比。结果(1)ADRC调节时间(15.38 s)较PID(18.68 s)短且超调为0。(2)τ与T值变化时,PID超调最大增量分别为3.55%和8.55%,但ADRC超调均为0;K值变化时,ADRC虽出现超调,但同参数下的超调均较PID小。(3)各种参数变化下,两者受干扰后均能在30 s内平稳快速达到设定值。结论ADRC控制技术在射频电极温度控制中显示超调小、稳定速度快、一定的抗干扰性及参数变化适应性,具有良好的调节能力。

直流电机转速PID控制仿真及GUI参数化设计

文章介绍了一种基于MATLAB的PID控制器设计方法,用于控制直流电机的转速.PID控制器是一种常用的控制方法,其可以通过调整比例、积分和微分的参数来实现对被控对象的精准控制.文章在MATLAB中搭建了控制直流电机系统模型,并使用PID控制器对电机转速进行控制.通过仿真结果分析和GUI参数化设计,确定了PID合适的参数.

基于反步法控制器的双缸液压系统同步运动控制研究

由于锻造液压机受到诸多内在、外在因素的影响,使得其双缸同步控制精度不满足工况需求。针对此问题,以传统双缸同步控制系统为研究对象,建立液压缸位置控制系统运动学模型,结合Lyapunov稳定性理论,设计反步法控制器,并且应用于并联同步控制结构中;分别搭建基于反步法控制器和PID控制器的双缸同步控制系统AMESim与Simulink联合仿真模型,并进行联合仿真。结果表明:与PID控制器相比,从阶跃响应方面看,反步法控制器最大同步误差减小了62.3%,调定时间减少了26.96%;从正弦跟踪能力方面看,反步法控制器滞后性显著降低,并且能够满足双缸同步控制要求。

基于PID控制器的半主动悬架联合仿真分析

为了提高被动悬架的性能,改善车辆行驶时的平顺性,文章采用ADAMS与Simulink联合仿真的方法,对基于比例-积分-微分(PID)控制器的二自由度半主动悬架进行研究。在ADAMS中建立二自由度半主动悬架动力学仿真模型并通过Control模块输出到Simulink中,在Simulink中以滤波白噪声法生成不同车速下的B级路面模型;并采用PID控制器,分别以簧载质量加速度和主动控制力作为控制器输入量及输出量,获得并分析了车身的垂直加速度、悬架的动行程、轮胎动载荷的时域特性。仿真结果表明,采用PID控制器的半主动悬架在不恶化操稳性和安全性的情况下,在不同车速阶段可显著改善车身垂直加速度,提高乘坐舒适性;同时联合仿真极大地简化了建模过程,使仿真更加直观。

永磁同步电机控制器硬件在环半实物仿真系统开发

随着永磁同步电机应用日益广泛,驱动电机控制器的开发和测试成为制约伺服系统性能的重要因素。本文搭建了一个永磁同步电机控制器硬件在环半实物仿真平台,以实现驱动电机控制器的开发和测试。首先搭建了永磁同步电机、两电平三相电压型逆变器、旋转变压器的数学模型,在硬件平台上实现数学模型的编译和仿真,并与真实的电机控制器组成实时仿真系统。最后在一定工况下对系统进行实验。实验结果表明电机模型可以对外界条件做出正确的响应,并且各项参数指标的脉动范围正常,证明了本文所搭建的永磁同步电机硬件在环系统能够实现对真实电机控制器的开发和测试,具有缩短开发周期、降低开发成本、实验可重复性等优点。

汽车防滑刹车系统滑模变结构控制器设计研究

从力学建模、车轮轮胎的简化模型、滑模控制器的设计等3个方面入手,对滑模变结构控制系统进行仿真分析,旨在探索汽车防滑刹车系统滑模变结构控制器的设计方式和优化途径,并研究其对行车安全性能的影响。

新型核级电子调速控制器的启动功能验证方法

为确保某新型核级电子调速控制器应用的安全可靠,对其首次应用于应急机组时的启动控制方法开展研究。建立半实物仿真平台作为验证工具,并通过真实试验数据和柴油机参数建立柴油机模型,保证半实物仿真平台与实际柴油机的性能指标相接近。调整新型核级电子调速控制器的启动控制策略与现产品电子调速控制器一致。将新型核级电子调速控制器的启动功能在半实物仿真平台上验证,确保半实物仿真试验启动试验数据与原应急机组启动试验数据接近。在应急柴油机上进行启动功能试验,实机试验结果表明启动性能满足应急柴油机组要求,实机启动试验数据与半实物仿真试验数据基本一致。

舵机控制器热设计仿真分析与试验研究

为发现飞机舵机控制器热设计的薄弱环节,保证热设计的合理性和产品的安全性,对航空用舵机控制器进行了热设计仿真分析研究。采用ANSYS软件对舵机控制器建立热分析模型,分析其在70℃环境温度条件下,各个模块内部温度分布规律及潜在的高温失效元器件,避免由于温度过高而造成产品失效。根据热仿真分析结果,指出产品热设计的不足,提出电路板结构及元器件排布的改进设计方案,并对产品进行仿真迭代验证和高温工作试验。结果表明,产品热设计满足要求,仿真分析效果良好,仿真结果与实验结果基本一致,为后续产品的热设计与优化改进提供理论依据。

三转子比例控制器内流场的数值仿真研究

为深入认识三转子比例控制器的内泄漏特性,运用Ansys Forte软件对比例控制器内部流场进行了三维动态仿真,分析了入口压力对比例控制器内部流动及泄漏量的影响。结果表明:比例控制器数值仿真所得流量与试验测试数据吻合良好,发现其出口流量脉动率高于入口流量脉动率,但流量脉动率随着入口压力的升高而减小;比例控制器的内泄漏量随着入口压力的升高而增大,其中压力剪切作用下的层流泄漏流动造成的总泄漏量较多,孔口出流泄漏流动造成的总泄漏量减小,同时层流泄漏流动前后压差高于孔口出流前后压差。研究成果为优化三转子比例控制器优化提供了理论指导。

基于RTDS电力电子变压器控制器仿真测试研究

为了克服高压大容量应用需求与电力电子器件耐压通流能力低之间的矛盾,电力电子变压器通常采用数量较多的模块化DC/DC变换器在不同端口以串并联方式组合,来匹配电压和容量要求。高电压应用场景以及多数量功率模块拓扑结构,给电力电子变压器控制器的功能测试带来了极大压力,若控制算法存在漏洞,极易造成一次设备损坏,安全隐患较大。为解决上述问题,此处基于实时数字仿真(RTDS)系统设计了多种电力电子变压器控制器测试方案,并选取了其中一种较为简便的测试方案,搭建了控制器硬件在环仿真平台对控制器的控制功能进行仿真测试,仿真结果验证了所提仿真测试方法的可行性和有效性。

运载火箭分离体落点控制器的仿真测试方法

针对目前运载火箭分离体落点控制器设备接口多样、软件测试复杂等特点,以某型火箭落点控制器为目标对象,设计了一种基于动态仿真测试的控制器测试方案,利用实时扩展系统(RTX)的实时操作系统、串口仿真卡等设备模拟落点控制器的全部外围电气接口,建立一套包含火箭子级起飞前控制器数据装订、火箭子级主动段和被动段运动的全过程仿真测试流程,实现落点控制器长时间、周期测试及飞控软件多工况拉偏打靶试验,提高了箭载落点控制器的测试覆盖性及数据可信度,可满足运载火箭落点控制器电性能测试工作,设计方法给同类型设备测试提供了较好的思路,具有一定的推广价值。

基于ANSYS的水冷电机控制器散热仿真分析

电机控制器中的主要散热器件有电容和IGBT等,其散热性能直接关系到电机的输出。以控制器中的8个电容及3个IGBT为主要热源,采用有限元分析的稳态热模块及流体模块,分别对其进行温度仿真分析,分析对比在使用水冷散热前后主要发热器件的散热状态,得出水冷散热的仿真效果比常态下的温度降低约27益,为实际产品的设计生产提供支撑。

振镜电机离散自抗扰控制器设计与仿真

近年来,激光扫描技术广泛应用于制造业领域,呈现出良好的发展前景。针对激光振镜扫描系统易于受到内外部扰动等不确定因素影响,提出一种基于离散自抗扰控制器的振镜电机控制结构。自抗扰控制算法作为一种无模型控制算法,在不准确建模情况下,仍然可以实现很好的响应特性和抗干扰能力。首先,建立了振镜电机的动力学模型,构建了状态空间方程;接着,将建模误差和外部干扰作为状态变量,建立了扩张状态观测器和改进的PD控制器,之后对控制器进行了离散化设计。最后在Simulink搭建控制系统的仿真模型,仿真实验结果表明,该控制策略实现了良好的动态性能,能够满足实际应用条件。