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基于改进Cuk电路的锂离子电池组均衡系统研究

基于改进Cuk电路的锂离子电池组均衡系统研究

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作者：王晓露重庆三峡学院

学位级别：硕士

随着新能源政策大力推进,得益于电动汽车低污染、高效和潜在的智能集成来解决环境污染和能源短缺的优势,该行业在许多国家受到广泛发展和商业化。锂离子电池的低自放电率、高能量密度性能使其大量用于电动汽车的动力装置,而单节锂电池... 详细信息

随着新能源政策大力推进,得益于电动汽车低污染、高效和潜在的智能集成来解决环境污染和能源短缺的优势,该行业在许多国家受到广泛发展和商业化。锂离子电池的低自放电率、高能量密度性能使其大量用于电动汽车的动力装置,而单节锂电池的低电压使得必须大量串联以满足汽车的实际需求。受到制造工艺、工作温度环境等方面的影响,电池串在反复充放电时会出现不平衡问题,这种长期的不对称老化会加速电池性能的退化,严重者还会造成不可逆损坏,增加了用户的维修成本。为了降低电池组因自身容量差异造成的加速老化问题的发生率,对电池组进行均衡控制有着十分重要的现实意义,本文围绕着这个切入点进行了研究:(1)均衡拓扑结构方面,在传统Cuk电路的基础上进行了结构改进,设计了一种双向Cuk的均衡拓扑结构,该结构通过开关管的导通和关断,控制电池组内部任意单体电池的电量传递,控制简单、硬件成本较低,适用于大规模电池组均衡控制。对Cuk均衡器整体结构和内部工作状态进行了详细的分析并进行了参数设计计算,并在Simulink中搭建了两节电池的仿真模型测试参数的合理性,实验证明该结构能有效的改善电池组的差异。(2)设计了分阶段均衡策略,并基于变论域模糊pid算法实现均衡系统的整体控制。引入两个伸缩因子让系统实现均衡电流大小的实时调整,通过与模糊pid算法对比,变论域模糊pid算法具有更高的响应速度和更高效的均衡效果,分阶段策略能够对电池组内部差异进行灵活判断,选择合适的均衡方案,缩短均衡时间。本文选择18650锂离子电池作为实验对象,选择UKF算法对电池的荷电状态值(State of Charge,SOC)进行估计,仿真结果显示估计误差在4%以内,实验结果证明该算法具有较好的鲁棒性,结果可靠。(3)对均衡系统在MATLAB\Simulink种进行了静置、充电、放电三种情况下的恒流测试,结果显示对比其他结构,该系统能够让电池组最快的达到均衡状态,之后进行了动态DST工况测试,系统的均衡效果依然最佳。为了近一步验证系统的可行性,对系统的软件、硬件部分进行了设计并搭建了硬件实验平台进行实物测试,分别对电池组进行了恒流、动态倍率充放电测试,实验结果证明本文设计的基于改进Cuk电路的均衡系统可以改善电池组容量存在差异的状态。

关键词：锂离子电池主动均衡双向Cuk电路分阶段均衡变论域模糊pid控制算法

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基于磁流变减震器起落架的动力学控制算法及实现

基于磁流变减震器起落架的动力学控制算法及实现

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作者：陈婵娟中国民航大学

学位级别：硕士

随着经济的发展,客机已经成为人们出行的理想选择,旅客对飞机安全性和舒适性的要求越来越高。而飞机起落架作为飞机的重要组成部分,在减缓飞机震动,提高乘坐舒适性和飞行安全性等方面都具有极其重要的作用。减震器又是飞机起落架的重要... 详细信息

随着经济的发展,客机已经成为人们出行的理想选择,旅客对飞机安全性和舒适性的要求越来越高。而飞机起落架作为飞机的重要组成部分,在减缓飞机震动,提高乘坐舒适性和飞行安全性等方面都具有极其重要的作用。减震器又是飞机起落架的重要组成部分。由磁流变液制成的磁流变减震器是一种典型的可控流体减震器。利用磁流变减震器的起落架控制系统可实现半主动控制进而改善控制效果,提高飞机的舒适性和安全性。本文首先从动力学的角度建立起落架减震系统的力学模型并得出动力学方程,就其动力特性进行分析。然后利用MATLAB软件仿真得到加速度和相对位移在不同控制电流及输入振幅下的幅频特性及阶跃特性曲线,并对曲线进行分析,为接下来对控制算法的研究奠定了基础。其次利用变论域模糊pid控制算法对磁流变起落架减震控制系统进行了研究,主要的研究工作有:在MATLAB软件平台上对起落架减震控制系统进行了仿真实验,通过仿真实验对比分析了模糊pid控制算法及变论域模糊pid控制算法的速度和加速度响应曲线,仿真结果表明变论域模糊pid控制适用于本系统,从理论上验证了变论域模糊pid控制算法的可行性并设置了算法的初始参数;并在理论的基础上完成了磁流变起落架减震控制系统的硬件平台和软件算法的设计。最后在搭建好的硬件平台上对磁流变起落架减震控制系统进行实验,通过实验发现此控制系统能够满足减震器减震性好,平稳性高的要求。

关键词：磁流变减震器半主动控制变论域模糊pid控制算法减震控制系统

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