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。

教育5.0时代:内涵、需求和挑战

数字化转型开启了教育5.0时代,为教育带来新的格局、多模态学习的新体验、人机协同的新范式。文章探讨了以学习者为中心、生成式人工智能为技术支撑、智慧教育生态环境建设为依托的教育5.0的内涵、需求及面临的挑战。教育5.0强调学习的主体性、包容性、公平性、可持续性与韧性、主观能动性和团结协作性。文章通过分析教育的演进过程与阶段特征,阐释了教育5.0时代的理念升级、内容更新和方式变革,指出未来教育更应注重人本主义,关注学习者学习体验,满足其个性化和多样化需求,促进其全面发展;将数字技术整合到教育各层面,推动全方位创新与变革,推进教育优质公平与支持终身学习,形成具有开放性、适应性、个性化、自主性等特征的教育新生态。

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。

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。

曲轴连杆颈圆度在线测量机构设计与运动分析

曲轴随动磨削时,连杆颈的偏心旋转运动导致其中心位置不断变化,使得常规方法无法直接用于目标连杆颈圆度测量。为解决这一难题,文中提出了一种采用机械臂与V形测量机构相结合的设计方案,将V形块作为机械臂末端执行器,通过控制机械臂改变测量机构位置,抵消因连杆颈偏心转动导致的位置变化,实现连杆颈的圆度在线测量。基于D-H法,对所设计的曲轴连杆颈圆度在线测量机构的正逆运动方程进行了推导与分析,并通过Simulink软件验证推导运动方程的正确性。最后,采用图形法分析了机构工作空间,结果表明:所设计的机构完全满足使用要求。

燃料电池系统建模与供气系统控制方法

为了研究燃料电池系统的特性以及空气系统对燃料电池特性的影响,利用Simulink仿真软件对燃料电池系统进行建模,模型包括电压模型、空压机模型、阴极模型、阳极模型.分别通过前馈比例-积分-微分(proportional-integral-differential, PID)和模糊PID对燃料电池空气系统进行控制.结果表明:在负载电流变化时,前馈PID和模糊PID都能够使过氧比达到设定的常数值2.0附近,但模糊PID比前馈PID响应更快,且模糊PID控制下的燃料电池输出功率波动较小,燃料电池系统更加稳定.

晶闸管强迫换流虚拟仿真实验建模与分析

针对120°导电型逆变器中晶闸管的强迫换流过程复杂,传统硬件实验无法完成测试的现状,研究了晶闸管强迫换流虚拟仿真实验的建模方法。该方法利用Simulink工具箱搭建晶闸管三相桥式串联二极管式电流型逆变器实验模型,仿真分析了交流电动机反电动势和漏阻抗对换流过程产生的影响、换流二极管的临界导通条件和换流电容的充放电过程,测试了反电动势负载条件下三相全桥电流型逆变器的谐波影响。仿真结果表明,该模型能够直观和真实地反映逆变器中晶闸管的强迫换流过程,提供了有效的虚拟仿真实验教学资源。

磷酸铁锂电池二阶可变阻容的模型研究

精确的电池模型是动力电池荷电状态(State of Charge,SOC)估计的基础,提高模型精度可从电池内部特性出发。提出二阶阻容可变参数等效电路模型,能够反映电池内部双极化效应,同时用可变的参数描述电池内部动态变化过程。通过对锂离子电池充放电实验和HPPC测试,结合MATLAB拟合工具,辨识出不同SOC下各参数的值,基于SIMULINK搭建仿真模型。对比仿真结果,所建立模型的端电压平均误差为12.36mV,相比于固定参数传统模型的31.50mV,精度提高了60.76%,更能准确描述锂离子电池内部的静动态特性。

基于推力矢量分配的ROV姿态控制技术研究

针对遥控水下机器人(ROV:Remote Operated Vehicle)在水下作业时,传统滑膜控制(SMC:Sliding Mode Control)方法存在抖振、稳定性差等问题,提出一种新型协同控制律,并设计出一种基于推力矢量分配的ROV姿态控制器。首先,建立ROV运动学和动力学模型,并解耦动力学模型;然后,提出了一种新型协同控制律,通过构造适当的宏变量使其呈指数收敛,从而为ROV姿态控制系统提供连续的控制律,达到消除ROV姿态控制系统抖振的目的;最后,采用新型协同控制律设计出基于推力矢量分配的ROV姿态控制器。通过Matlab/Simulink进行仿真,结果表明,所提出的新型协同控制律可提高ROV姿态控制系统的控制精度与稳定性。该控制策略为ROV姿态控制提供了一种新的可行方案。

选择性控制系统仿真实验平台开发

由于受场所和硬件限制,目前能完成选择性过程控制系统的实验平台并不多。鉴于此,开发了基于组态王和Simulink软件的仿真实验平台。平台利用组态王开发人机界面,实现过程动态化、参数信息显示、PID参数设置等功能;利用Simulink设计仿真系统,完成选择性系统在正常工况和非正常工况时的调整过程。该仿真平台不受时间和空间限制,将为学生加深理解理论知识和提升工程应用能力发挥作用。

胆管损伤对PD-1抑制剂相关肝损伤临床病理特征影响分析

目的探索PD-1抑制剂相关的免疫介导肝损伤临床特征。方法回顾分析2016年4月—2022年12月首都医科大学附属北京友谊医院住院的使用PD-1抑制剂且出现免疫介导肝损伤的恶性肿瘤患者。根据血清碱性磷酸酶水平,分为CTCAE 0级、1级、2级、3级。比较上述各组患者的临床表现、影像及病理表现。连续变量采用ANOVA检验或非参数检验,分类变量采用卡方检验,多重比较采用Bonferroni校正,P<0.05为差异有统计学意义。结果共纳入42例出现免疫介导肝损伤。根据CTCAE中ALP分级标准,有13例免疫介导肝损伤患者符合CTCAE 0级,14例1级,8例2级,7例3级。4个组间,肝损伤后CTCAE 3级患者血清胆红素明显高于CTCAE 0~2级患者分别为[24.5(17.2,47.1)、25.5(17.2,65.5)、21.3(19.6,263.8)和153.0(43.0,525.3)μmol/L,P=0.036]。3例患者腹部CT或MRI出现胆道系统的信号改变:包括胆囊壁增厚水肿、肝外胆管不均匀狭窄及扩张等。有2例病例有肝穿刺活检,病理可见胆管增生、胆管上皮排列不整、汇管区间质疏松水肿等胆管损伤表现。结论超过50%的PD-1相关肝损伤患者可出现胆管酶升高,提示有胆管受损;部分患者可出现胆道系统受累的影像学表现;肝脏病理对发现小胆管炎症及破坏受损有意义。

工业5.0时代中等和低收入国家职业教育转型及启示——对世界银行《创建更优质正规职业教育体系报告》的解读

为加快推进中等和低收入国家职业教育转型发展,适应工业5.0时代对职业人才培养的新需求,世界银行发布了《创建更优质正规职业教育体系报告》,明确了从“身份认同”向“追求卓越”、从“注重输入”向“强调效能”、从“推测决策”到“循证决策”三大转型战略,对我国新质生产力战略下的职业教育转型发展具有重要启示。

基于RBF神经网络滑模控制的卷纸纠偏系统

设计了采用RBF神经网络控制的伺服纠偏控制系统,通过建立其动力学模型,运用MATLAB/Simulink仿真软件仿真,并进行实验验证,分析系统动态性能,得到响应曲线。结果表明,在拉纸速度65 mm/s下,跑偏量从1.5 mm降低到0.55 mm,该伺服系统位移和速度跟踪误差均较小。

基于线性自抗扰控制的柔性多状态开关直流电压控制策略

为提高柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMSS)的抗干扰能力,以保证在系统干扰的情况下维持直流电压稳定,该文提出一种基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)的FMSS直流电压控制策略,其控制策略可以将作用于研究对象的不确定因素整合成系统总扰动,并对扰动进行实时跟踪估计和补偿,以此抑制系统干扰。通过Matlab/Simulink对FMSS建模,并设计线性自抗扰控制器模块来替换电压外环和电流内环中的PI控制器模块。在系统干扰的情况下,对FMSS的抗干扰能力进行实验验证。仿真结果表明,与传统PI双环控制策略相比,基于LADRC的控制策略能更好地应对系统干扰,能有效提高系统干扰抑制的能力,维持FMSS直流电压稳定。

基于Simulink的2PSK调制与解调系统的仿真分析

分析2PSK调制和解调的原理,采用Matlab环境下的Simulink仿真工具箱实现2PSK调制及解调系统的仿真建模与分析。仿真实验表明,仿真结果和理论分析内容一致,验证了仿真模型的正确性。该方法有助于相关研究者直观地理解相移调制与解调系统的组成及工作原理,对实际工程应用也有一定的借鉴作用。

基于能量分配的退役电池组均衡方法

针对退役电池组存在明显的不一致性问题,提出一种高效的可重构的均衡电路,该电路可以接入或旁路任意电池,以满足多个电池同时均衡的需求。在此基础上提出一种基于能量分配的均衡方法,通过非线性规划遗传算法求解各单体电池每个周期能量分配比例,从而计算出单体电池接入时长。同时在均衡过程中动态控制开关保持电池组接入电池数量固定,能有效避免可重构均衡电压波动大的问题。在MATLAB/Simulink搭建仿真模型验证,结果表明,与传统可重构均衡方法相比,所提方法在均衡过程中可以有效地保持电池组电压的稳定;与传统求解能量分配比例方法相比,所提求解方法在充电和放电状态下均衡时间分别减少约12.31%和13.39%,验证了方法的有效性。

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。

“自动控制系统”课程中基于Simulink仿真的教学研究

“自动控制系统”课程是自动化、电气工程等工科专业一门重要的高年级专业课,具有知识面宽、综合性高和实践性强的特点。“自动控制系统”课程以Simulink为仿真工具的教学研究,引入运动控制技术的前沿知识和应用案例,搭建Simulink仿真模型,通过课下分组、课下学习、课上汇报的方式将课堂主动权归还给学生,引导学生自主学习,以此来提高课堂学习效率,弥补传统教育模式存在的不足。通过分析仿真案例将方法具体化、实操化。旨在推进现代信息技术与教育教学的深度融合,以激发学生学习的积极性和主动性,加强学生将理论知识应用到工程实践的能力。

电力电子技术及应用线上线下混合式教学的思考与探索

电力电子技术在现代电气工程领域发挥着至关重要的作用,而线上线下混合式教学作为一种新型教学模式,为提高学生学习效果和教学质量提供了新的途径。通过引入在线教学资源和实践活动,混合教学模式在电力电子技术及应用教学中展现出了巨大的潜力。文章从理论基础、混合教学设计和实践案例3个方面进行论述,并得出结论,旨在提高学生的学习效果和学习体验。

基于模糊BP神经网络的智能轮椅BLDCM控制

现阶段多数轮椅电机仍使用传统PID控制,该控制方式存在控制精准度较低、超调量较大以及抗扰动能力差等问题。为解决以上问题,通过对无刷直流电机进行研究,在分析了其控制方法后,提出一种基于模糊BP神经网络的BLDCM控制方法。首先,研究了BLDCM结构并搭建数学模型。其次,在模型基础上构建了模糊BP神经网络PID控制器。最后,在Matlab/Simulink中搭建整个电机控制系统进行三种不同工况下的运动控制仿真,并与传统PID控制算法进行对比。实验结果表明:模糊BP神经网络PID控制策略能获得更好的PID控制参数,具有良好的抗扰动能力,有效的改善了整个轮椅控制系统的动态性能。