基于Simulink模拟下多关节机械手的仿真设计

多关节机械手是机器人应用中重要部件之一,机器人正常工作的前提是能够精确控制机械手运动。通过引入干扰观测器,可精确估计被控对象的不确定性和外加干扰,以有效降低滑模控制的增益并降低抖振。通过引入非线性干扰观测器,可获得一个PID控制器,但要考虑库伦摩擦和粘性摩擦。以双关节机械手为研究对象,对其进行动力学建模和设置PID控制器参数,利用Simulink Model搭建仿真模块进行仿真。结果表明,该方法能有效降低外界干扰,使得机械手具有良好的控制性能。

用Matlab/Simulink模拟聚合物在交变力场作用下的应力史效应

应用动态仿真工具Simulink,以Voigt-Kelvin模型为基础,根据Boltzmann叠加原理,模拟了聚合物在交变力场作用下的应力史效应。

活性炭吸附储氢过程的Matlab/Simulink模拟

利用动态系统仿真工具Matlab/Simulink,在活性炭吸附储氢动态集总参数模型基础上,建立了储氢系统Simulink模型,研究了储氢罐内的压力及温度变化,同时对295 K、10 MPa充气条件下的活性炭吸附储氢容量进行了分析。通过与实验及有限元模拟结果的对比发现,模型能够较好地反映活性炭吸附储氢的过程,其压力、温度及动态吸附曲线的有限元模拟结果与实验较为吻合。该模型为快速、准确地分析和优化车用储氢系统提供了一种方法。

脉冲电晕波过程的SIMULINK模拟计算

在分析计算线—板脉冲电晕放电衰减所必要的非线性等效参数的基础上 ,采用 MATL AB- SIMU L INK模拟仿真工具 ,建立了线—板脉冲电晕放电 SIMU L INK仿真模型。

用MATLAB-Simulink模拟简谐振动的合成

利用MATLAB软件内嵌的Simulink工具箱中的正弦函数发生器(Sine Wave)、示波器(Scope)、加运算(Add)以及双踪示波器(XY Graph)四个模块对简谐振动的合成进行了模拟,观察了"拍"现象和李萨如图形。得到的"拍"现象符合"准简谐"振动的特点,并且在模拟过程中能够清晰观察到李萨如图形中轨迹的运行方向,加深学生对振动合成问题的理解,并且使学生对MATLAB-Simulink工具箱有初步的认识。

磁流变弹性体吸振器的拓频控制设计与simulink模拟优化

磁流变弹性体因其剪切模量可控、稳定性好且响应速度快,逐渐被应用于动力吸振器,而以定点理论推算的最优阻尼比和调谐比不适用于主系统含阻尼、振子固有频率变化的吸振系统。根据磁流变弹性剪切模量随磁场强度变化而变化,子系统振子固有频率随之变化的原理,设计优化了双自由度主系统含阻尼的磁流变弹性体吸振器数学模型,通过磁场强度的改变可实现吸振的目的。基于Matlab simulinkd模块,为实际应用构造了时域、频域模型,模拟分析了吸振器的工作原理和拓频设计,为磁流变弹性体的半主动吸振器的应用提供了设计依据。

基于Simulink模拟的化工设备测振的自动仿真设计

化工厂在进行化工品制备生产中常会用到搅拌、振动等物理方式对原料进行调质,良好的机械振动会有利于原料的调和搅拌,而非均匀的搅拌振动则往往会影响到化工成品的品质。因此,针对化工设备进行必要的测振很重要,基于Simulink模拟的测振的自动仿真系统可以有效地完成对于激励信号的有效模拟,为日后相关企业进行相关项目的监测提供可靠的计算机仿真方案。

SimuLink模拟活性污泥工艺的研究

以数学软件matlab内嵌的Simu Link工具箱为研究工具,结合国际水协(IWA)提出的活性污泥一号模型(ASM1)对欧盟科学技术合作计划(COST)提供的AO标准工艺流程建立数学模型并加以模拟,将模拟结果和COST提供的标准模拟结果进行比较,在各级反应器内的两者结果基本匹配,认为模型的建立、模拟结果合理可靠,基于该工艺模型的拓展模型和变型可进一步为实际工艺的设计与运行提供参考。

Simulink在电动汽车锂电池充电安全模拟分析中的应用研究

与普通消费类锂电池不同,动力汽车锂电池体积大、能量高,在快速充电过程中存在热失控、结构不稳定等安全风险。如果无法对复杂的充电过程进行有效模拟,将无法准确预测并防范安全事故的发生。本文针对锂电池在充电过程中可能面临的过充电、过放电、过热、内部短路等安全威胁进行了分析。在此基础上,探讨了Simulink在电动汽车锂电池充电安全模拟分析中的应用。Simulink具有显著的建模优势和分析优势,在锂电池充电安全领域具有广阔的应用前景,对于提高电池安全性和可靠性具有重要意义。

基于Simulink的单相模拟三相三段式电流保护系统建模及实验分析

基于Simulink的单相三段式电流保护的建模与仿真,在保证可靠性和选择性的前提下,强调灵敏度,力争速动性。现从Matlab的环境搭建、模型建立及实验分析三个方面分析并实践其原理。

电动助力转向系统Carsim-Simulink联合仿真控制研究

电动助力转向系统作为电动汽车的主流配置,其性能好坏对整车转向操纵稳定性能有重要影响。以某款自主品牌电动汽车EPS系统为研究对象,进行动力学分析并依次建立Simulink子系统模型。根据实车参数,设计直线型助力特性曲线并输入前述模型,最终建立Carsim/Simulink联合仿真运动学模型并开展国标操纵稳定性仿真试验。结果表明:在方向盘转向角脉冲和角阶跃试验中,较无EPS助力控制车型,有EPS助力控制车型具有良好的车辆瞬态响应度和操纵稳定性;在转向轻便性试验中,验证本款车型助力特性合理,车辆具有较好的助力效果。

Aspen Adsorption在气体吸附过程模拟方面的应用

Aspen Adsorption是一款吸附模拟软件,常用于气体吸附分离过程的模拟计算,对操作条件优化、设计优化、吸附材料性能评价等方面具有一定的指导作用。简要介绍了Aspen Adsorption软件的应用、模型参数和各种衡算方程,总结了其在穿透曲线计算方面的模拟计算和应用,归纳了利用循环控制器Cycle Organizer针对各种类型的变压吸附PSA(Pressure Swing Adsorption)和变温吸附TSA(Temperature Swing Adsorption)过程进行模拟的情况。此外,针对Aspen Adsorption与其他软件结合使用的案例也进行了简要介绍。最后对Aspen Adsorption的未来发展进行了展望。

基于CarSim/Simulink的计算机控制系统综合实验设计

针对计算机控制系统课程中控制算法设计与仿真实现,设计了基于CarSim/Simulink的控制综合实验方案。以4轮独立驱动小车为对象,要求学生熟悉其基本工作原理,并在非线性动力学模型基础上,进行局部线性近似,设计反馈控制器,模拟小车控制。使用CarSim仿真软件可直观地模拟调整4轮独立驱动小车的质量、质心位置和转动惯量等,实现个性化选择,搭建车辆模型;与Simulink接口互通,在Simulink中完成控制算法。实验设计旨在使学生夯实计算机控制系统的理论基础,并逐步过渡到控制工程,理论联系实际,培养其解决复杂工程问题的能力。

SSP-RCP耦合情景的城市局地气候分区模拟--以南京市为例

基于情景的土地利用变化模拟能够展现未来城市的多种可能性,是当前土地覆被变化领域的热点。现有研究地表分类体系中的建设用地无法精确刻画城市内部空间形态,且土地模拟研究中不统一的模拟情景将影响土地模拟结果的可比性,因此,本文采用了国际耦合模式比较计划(CoupledModelIntercomparisonProject,CMIP)最新提出的三种典型SSP-RCP耦合情景,以南京市为研究区,开展了未来近期(2030年)、中期(2060年)和远期(2090年)的局地气候分区(local climate zones,LCZ)时空模拟。结合马尔可夫模型和多目标规划预测未来耦合情景下各LCZ类型的数量需求,并通过未来土地利用变化模拟模型实现LCZ的空间分布模拟。结果表明:①SSP126情景下生态用地(LCZA/B/D/G)得到了有效保护,且建筑用地(LCZ1~6、LCZ8~10)在主城区的扩张得到有效控制。②SSP245情景中,经济发展的同时也顾及了生态环境保护,尽管建筑用地扩张明显,但生态用地(LCZA/B/D/G)的面积仅出现了轻微下降。③SSP585情景建筑用地(LCZ1~6、LCZ8~10)和耕地(LCZ D)扩张态势十分显著;21世纪中、后期的林地(LCZ A、LCZ B)和水体(LCZ G)将遭到严重破坏。本文首次开展了自然与人文双重驱动下的城市LCZ时空模拟,研究成果能够直接应用于城市气候与规划领域。

注重基础、立足工程、强化实践、融入模拟、激励创新——材料力学教学改革探索

材料力学是机械类、土木类和力学类等工科类专业的核心课程,课程秉承“强基础、重实践、融模拟、促创新”的理念;构建“融工程、融前沿、融思政”的教学资源与内容,夯实学生的力学理论知识,培养学生利用力学理论解决实际工程问题的能力,同时帮助学生塑造正确的世界观、人生观、价值观和职业观;将抽象的力学概念与三阶递进的课程实践融会贯通,培养学生的动手实践能力、探索精神和创新能力;将数值模拟技术引入课堂,初步培养学生利用数值模拟软件解决力学问题的能力。建立以传授知识为中心,以解决工程问题为导向,以创新实践为特点,以数值模拟软件为工具,以立德树人为根本的课堂。

UUV水下动态布放回收流体动力性能数值模拟

UUV与水下对接装置对接的过程中存在双体干扰问题,非线性特征强烈。为了探明UUV在对接过程中流体动力随着对接姿态以及运动距离变化规律,本文借助Fluent软件中的动网格技术开展非定常工况下UUV动态回收过程的数值模拟研究。系统分析UUV运动速度、运动姿态(主要是攻角)对其流体动力性能以及流场结构的影响。本文研究成果可为后续样机试验提供技术指导和理论支撑。

结构化网格快速生成工具的开发及其在冶金模拟仿真中的应用

结构化网格在模拟计算高精度、复杂问题时具有更高的计算准确度和更好的收敛性,但其划分难度大且耗时较长,如何快速生成高质量结构化网格是进行CFD(Computational fluid dynamics)等模拟计算领域的前沿问题.根据冶金容器的几何结构特征,引入了参数一体化建模+网格划分的理念,利用Python脚本快速批处理数据和开源CFD软件OpenFOAM的优势,成功开发了适用于冶金反应器的网格快速生成工具.以钢包–中间包–结晶器及其附属连接装置为例,进行了案例分析测试.结果表明,该工具软件生成的结构化网格在扭曲度和正交性等方面质量较高,可以满足各类模拟仿真的需求.该工具在解决冶金容器几何结构更新和网格分布调整方面相比于传统前处理方法可以在几十秒内快速生成高质量结构化网格.此外,开发了便于用户使用的图形用户界面,界面中仅需输入关键的几何结构和网格参数,即可对冶金容器快速便捷地生成相应的结构化网格,有效提升了前处理的简易度和效率.这一工具软件有望应用于冶金数字化和智能化转型发展的多种场景,并为其提供有效的软件支撑.

多光谱法和分子对接模拟法研究茶碱和胃蛋白酶的相互作用

在模拟生理条件下,通过紫外可见吸收光谱法、傅里叶红外光谱、荧光光谱、三维荧光光谱、同步荧光光谱、圆二色谱等方法以及分子对接模拟法对茶碱(TPL)与胃蛋白酶(PEP)的结合机理进行了研究,在分子层面探讨TPL与PEP相互作用的机制,有助于对TPL的药理毒性、药效进行深入研究。根据Stern-Volmer方程,计算在298、 303和308 K三种温度下TPL对PEP的动态荧光猝灭速率常数Kq远大于最大动态荧光猝灭常数2.0×10^(10)L·(mol·s)^(-1),证明TPL对PEP的猝灭方式为静态猝灭。随着TPL浓度的不断升高,PEP的动态猝灭常数Ksv呈规律性下降趋势,TPL可以有效对PEP的内源荧光进行猝灭,进一步判定作用机制为静态猝灭。三维荧光图谱分析表明,体系中随着TPL浓度的不断升高,PEP中代表色氨酸残基与酪氨酸残基以及肽链骨架结构的荧光强度峰值明显降低,且峰位发生红移,表明TPL对PEP的二级结构产生影响。同步荧光图谱分析表明TPL与PEP结合时,主要集中在色氨酸的残基上。红外光谱表明TPL引起PEP内官能团伸缩振动,使PEP的二级结构发生改变。紫外吸收光谱表明随着混合体系中TPL浓度增大,吸收峰峰值逐渐增大,表明TPL可以改变PEP的二级结构。分子对接模拟法表明,TPL与PEP中氨基酸残基GLU13、 VAL30、 TRP39、 GLY76、 GLY78、 PHE117的结合作用力为范德华力,与氨基酸残基THR77、 GLY217形成氢键,与氨基酸残基TYR75、 LEU112、 ILE120、PHE111之间存在疏水作用力,证明两者主要通过范德华力与氢键结合,进一步证明TPL改变了PEP的二级结构。圆二色谱分析显示PEP中β-折叠的占比从50.2%下降至48.8%, α-螺旋结构的占比从8.1%上升到8.4%;β-转角的占比从18.3%上升到18.7%;无规则结构的占比从29.1%上升到29.2%,表明TPL改变了PEP的二级结构。实验研究结果有助于了解TPL与PEP的结合作用机制,为TPL的使用及研究提供了数据依据。

多情景模拟下的跨境铁路运输时效研究——以中老铁路为例

跨境铁路运输是中国与周边国家陆路联通的重要环节。跨境铁路运输时效既受线路畅通情况、基础设施技术等级等“硬联通”因素的制约,也受到海关条例、口岸畅通水平等“软联通”因素的影响。因此,跨境铁路运输时效研究应充分考虑不同情景,以期更科学地模拟运输时长的变化机理。本文以中老铁路(中国昆明−老挝万象,简称中老铁路)为例,在梳理中老铁路沿线地区社会经济概况及基础设施发展水平的基础上,考虑不同运营速度、通关时间、铁轨换装、多式联运等因素,构建了长途跨境运输时间的计算模型,采用多情景模拟方法,解析了中老铁路运的优势距离及客货运时效变化。研究表明:①中老铁路有助于沿线跨境运输时间显著减少。相比公路运输,客货运时间优势均超过20%;②通关时间是影响跨境铁路运输的关键要素之一,占运输总时长的20%~60%;③铁海联运是中老铁路运输进一步提升运输效率的途径,能有效缩短老挝至日本的总运输时间。

情景模拟教学法在临床基本技能培训中的应用研究

目的基于PDCA循环理论探索情景模拟教学法在临床基本技能培训中的应用模式。方法选取哈尔滨医科大学附属第一医院2019级临床医学专业96名学生作为研究对象,分别设置实验组和对照组,每组48名学生,于2022年3—12月开展技能培训。对照组采用传统方式培训,实验组采用基于PDCA循环的情景模拟教学法培训。比较分析对照组和实验组的培训效果及培训满意度。结果在实验组学生的培训效果调查中,临床基本技能操作中多方面评价结果均高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.01)。在适当且安全的操作方式方面,两组比较差异无统计学意义(P>0.05)。在培训满意度调查中,实验组学生对培训满意度明显高于对照组,差异有统计学意义(P<0.01)。结论在临床基本技能培训中应用基于PDCA循环的情景模拟教学法,有助于提升临床基本技能培训质量和学生满意度。