本文是一篇工程硕士论文，工程硕士专业学位是一种适合我国国情的学位类型和人才培养规格。从发展的势头看，工程硕士教育充满着活力。在当今贯彻科教兴国、可持续发展和人才强国三大战略，全面建设小康社会的时期，学位与研究生教育如何发挥更好的作用，值得我们认真地研究和规划。（以上内容来自百度百科）今天为大家推荐一篇工程硕士论文，供大家参考。
专业工程硕士毕业论文精选篇一
第一章 绪论
1.1 研究背景和目的
在如今的交通运行中，桥梁无处不在。无论是铁路、高速铁路、高速公路甚至城市干道上都能见到各式各样的大桥。虽然它们大小不一、形态各样，但是功能都是一致的，都起到贯通和交通枢纽的作用，并且让线路保持一致性。大约 1400 多年前的隋唐时期，当外国人还只能借用船只跨过大河、大江时，工匠李春等设计、建造的赵州桥问世了，精致的外观、耐用的结构都成为当时乃至现今人们津津乐道的话题。西方国家进入工业革命以来分别设计并且首创了很多现代桥梁，诸如铁桥、悬索桥以及钢筋混泥土桥等拱桥，它们纷纷在 18 世纪涌现出来，不仅提高了运营能力，而且对于全球桥梁的发展做出了不可磨灭的作用。20 世纪中叶以来，预应力混泥土桥问世了，佛莱辛奈先后设计并建造了五座这样的平拱大桥，这对于提高高速铁路和高速公路的安全和质量都起到非常积极的推动作用。大型桥梁的发展又进入一个崭新的时代。随着技术的发展，施工工艺的不断提升，桥梁的规模和跨度在不断增加。在我国，跨江、跨海大桥陆续成功运营，诸如苏通大桥和东海大桥都得到政府的极力称赞以及民众的热烈好评。但是事故是一直存在的。由于在设计和施工上的失误造成事故的，如 2007 年的湖南凤凰的堤溪沱江大桥在施工时垮塌，场面极其残酷，并且造成 64 人的遇难；由于对于桥梁运营能力在设计和评估上的失误造成事故的，如 2012 年 6 月 19 日刚刚通车的辽宁月牙岛西跨河大桥发生了垮塌事故，造成 3 人遇难，究其原因还是对其运营能力判断上的失误；当然由于对于自然灾害缺少预见性这方面也为大桥安全性蒙上了一片阴影，如2013年7月9日四川江油市老晴莲大桥被洪水冲垮，幸运的是没有发生人员伤害。如果在这些事故的发生之前，我们及时并且准确地进行监测，那么我们可以避免很多可以避免的塌方甚至是伤害。所以监测控制对于各个大桥来说都是必不可少的。
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1.2 大跨度拱桥监测的现状
随着科技的进步越来越多的大桥在世界各地迅速地涌现，为了保证其安全和高质量，所有的大桥都有测绘人员或者测绘仪器进行监控。在欠发达区域由于测绘技术的落后，在大型桥梁自动化监测这个领域几乎是空白的。主要方法还是利用水准仪和经纬仪或者全站仪进行监测，以及位移传感器，变形加速度传感器等来探测其几何变形，来分析其结构的动态特性。利用水准仪和经纬仪或者全站仪进行监测精度的目标是可以达到的，但是在施工阶段，特别是施工活跃期以及成桥的关键时期，这样的测量方法很难到达实时监测的要求，而且对于关键部位的监测永远不会满足安全监测的需求。所以这样的方法就很难保证整个施工过程是在安全的状态下进行的，对于大型桥梁施工来说存在着很多不稳定因素。而在运营维护期，这样的简易的方法更是显示出它的劣势，不管是跨海、跨江、跨河、跨公路甚至跨铁路的桥梁来说都是无时不刻的有着巨大的车流量或者人流量。在这种情况下，甚至正常的监测都可能无法进行。只能通过部分的传感器来获取变形的位移数据以及位移变化的速度和加速度数据。但是传感器的安装和利用都是非常困难，这对于监测来说数据量是非常不足的，很难让主管部门分析出其形态现状以及安全系数。所以利用水准仪和经纬仪或者全站仪这些传统的测量仪器进行变形监测是不足的，尤其在监测大型桥梁的项目上，传统的测量方法已经不能满足安全监测的需要了。这也是在落后地区大型桥梁频频在非突发情况下发生坍塌事故的原因了。
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第二章 监测网的基准分析
2.1 提出问题
要完成大桥变形监测系统之前我们必须要完成监测网的建立，包括平面坐标系统和高程系统。而这项工作可以归纳为以下三个基本过程。
（1）将首级桥梁施工控制网点和监测的基准站和进行 GPS 联测，经过计算可以得到监测基准站的施工坐标系的坐标和坐标转换参数；
（2）为了方便识别监测数据，大桥平面位移监测采用的是自定义桥轴线的里程坐标。所以，应该将桥梁施工坐标系的坐标通过一定的方法转换到桥轴线里程坐标系里；
（3）高程方向则采用平面拟合的方法得到。
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2.2 变形监测涉及到的坐标系介绍
现阶段我国大地基准框架主要有 WGS-84 坐标系、1954 北京坐标系、1980 西安大地坐标系以及 2008 年启用的 2000 国家大地坐标系。目前，变形监测项目中所涉及到的坐标系主要包含 WGS-84 坐标系、1954 北京坐标系、1980 西安大地坐标系、地方独立坐标系、项目施工坐标系、项目监测坐标系。下面主要对变形监测项目所涉及到的坐标系做一定的介绍。1954 北京坐标系和 1980 西安大地坐标系这两者都先后作为国家坐标系，并且至今都被广泛应用。虽然两者都属于参心坐标系，但是还是存在着很大的区别的。1954 北京坐标系采用的是克拉索夫斯基椭球参数，坐标原点位于普尔科沃天文台，其高程基准系统则采用的是 1956 年青岛的验潮站统计出的黄海平均海水面。而1980 西安坐标系采用的基本椭球参数 IAG1975 第十六届大会推荐的数据，其坐标原点位于陕西省泾阳县永乐镇，离西安比较近，所以被称为西安坐标系。其高程系统则采用的是 1985 高程基准。1980 西安坐标系相比于 1954 北京坐标系是有一定优势的，它表现为：采用多点定位、椭球参数为更加精确和现代的参数、原点在中部和水准面与我国大地水准面较吻合等优势可以提高内全国范围的测量和推算精度。正如上述所叙述，独立坐标系包含着地方独立坐标系、施工独立坐标系和监测坐标系，它们有着很多的共同点和区别，作为独立坐标系可以以不同的参数转换到国家坐标系。他们的存在主要为各项工程所用，所以他们的形式和形态都是比较自由的。
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第三章 大跨度拱桥监测的特殊影响因素分析.........10
3.1 高程方向形态监测分析 ......... 10
3.2 平面方向的形态监测分析 ..... 19
3.2.1 原理及思想 ........... 19
3.2.2 精度分析 ....... 20
第四章 监测数据处理和分析.....21
4.1 监测数据预处理和分析 ......... 21
4.1.1 提出问题 ....... 21
4.1.2 寻找新方法剔除粗差 ........... 22
4.2 数据的计算及成果分析 ......... 26
4.3 本章小结 ......... 30
第五章 基于时间序列数据的预测模型分析.........31
5.1 提出问题 ......... 31
5.2 时间序列的数据的分析和预测 ..... 31
5.3 基于时间序列的模态参数识别 ..... 36
5.4 本章小结 ......... 42
第六章 基于 GeoCOM 接口技术的自动化监测系统
6.1 开发准备
首先确保计算机安装 Visual Basic 6.0、Microsoft OfficeAccess 2003（或者 2003以下版本）、得到接口“GeoCOM32.dll”以及模块“Stubs32.bas”。接下来把“GeoCOM32.dll”复制到操作系统的 system32 文件夹目录下，打开 Visual Basic 6.0添加模块“Stubs32.bas”后方可进行开发。基于时间序列的数据建模预测关键在于建立合适的数学模型与所观测的数据很好的匹配。其中，Box 法是时间序列分析的比较经典的建模方法。该方法是从统计学的观点出发的，其建模过程中的数据预处理、模型识别、参数估计、检验模型、预测等步骤都是需要相关函数的。在利用此种方法建模之前必须完成观测数据的时间序列收敛，也就是利用(5.4)公式进行预处理。接下来就是时间序列的特征识别。完成此项后接下来就可以进行模型的识别，即选择 ARMA ( n, m)、AR (n )、MA (m )其中之一。经过参数估计和检验，我们就可以进行预测。下面主要从时间序列的特征识别、模型识别、参数估计和检验以及预测等方面进行论述。
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结论
本文立足于对整个大型拱桥变形监测系统建设的思路，主要表达了基于测量机器人自动化监测的方法。并且分别从监测控制网的布设、测量机器人基本的测量原理、监测数据的预处理和成果数据的表达、基于时间序列的数据分析和模态参数识别以及基于 GeoCOM 接口技术的自动化测量系统的建设原理和思路做详细的阐述。作为第六章的基础，前五章都是为其做铺垫的，除了第二章中坐标转换和第五章中的 TID 法模态参数识别没有给出相应的例子加以分析，其它的关键问题都给予了一定的数据进行了分析，更好的表达提出来的问题。其中，第二章讨论了监测控制网的基准，并且分别从平面和高程方向讲述了坐标转换的方法。由于本章作为本文的次要问题，所以叙述地较为简单，仅仅从方法上进行介绍和比较。但是作为长期的监测控制网来说，基准点的位移和调整是必须的，在这一点上本章缺少相应的介绍。在第三章中主要介绍了测量机器人三角高程和边角前方交会等基本测量原理和影响因素。要做到与监测大型拱桥问题相适应，本章重点介绍了大气折光因素对三角高程带来的影响，并且对其做精度分析。而了解测量机器人的基本原理对于开发完成测量机器人自动化监测系统来说是必不可少的。所以本章虽然不作为重点，但是这个问题对于全站仪来说是具有普遍性的，所以也利用了一定的篇幅去做了介绍。
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参考文献（略）
专业工程硕士毕业论文精选篇二
第1章绪论
1.1课题的相关背景
一个国家的工业发展水平很大程度上都和它的机械制造业息息相关，而在机械制造业中，其制造水平和现代化程度取决于其机械制造装备的技术水平和现代化程度。近年来，电子、信息等高科技技术得到了充足的发展，市场的需求也越来越广泛，所以制造业也必将走向精密化、集成化、柔性化等。制造业能否实现这些关键技术指标则依赖于其数控技术。数控技术广泛应用于数控机床中，并已发展地比较成熟。随着生产加工的要求不断提高，现代数控机床越来越趋向于高速、高精方向发展，同时对可靠性和智能化也有很高要求现代航空航天、超精密细微加工以及汽车领域大多都采用以数控技术为基础的高速高精加工机床。世界各国为了提高对多变市场的适应力和竞争力而广泛采用数控机床，以提高自身的制造水平和能力。我国由于工业化起步较晚，现代工业化程度并不高，现在在一些“高精尖”的关键数控技术和装备上还很依赖于工业发达国家。但是一些发达国家将数控装备及技术视为自己的战略垄断物资，在发展自己数控技术及产业的同时还对我国实行限制甚至是封锁政策，从而导致中国与的现代化程度长期受制于人。因此，我国应大力发展先进制造技术特别是以数控技术为基础的“高精尖”产业。在数控机床中，大部分的私服系统都采用直线电机来代替传统的旋转电机，将原来的“旋转电机+滚轴丝杠”的传动方式改为零传动方式，由于省去了传动链，其时滞等不良影响也随之消除，这种传动方式使得进给系统的运动精度和响应速度得到了很大的提高，以直线电机为动力装置的数控机床也成为最有代表性的先进加工技术。直线电机很好的解决了传统传动装置在高速高精问题上的局限性。直线电机由于省去中间传动装置而采用零传动之后会没有任何中间缓冲装置，使得直线电机所固有的端部效应，以及诸如负载扰动这样的外部干扰等不确定影响都将直接作用于电机的控制过程中，大大的增加了系统的控制难度。此外，直线电机因为其自身结构特点具有非线性、稱合性、不确定性等特征，更加加大了系统的控制难度。基于以上的各种问题对整个直线电机控制系统的设计提出了更高的挑战。
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1.2直线电机的发展过程
在实验探索阶段的大约120年时间里，直线电机经历了从无到有，从设想到实验的过程，但是由于当时制造技术、控制技术以及工程材料的制约，直线电机的研究屡遭失败。1905年左右，有两为学者尝试将直线电机作为火车的动力推进装置，他们设想的原型是将初级放置在轨道上或者直接放在车厢底部。这种设想当时引起该领域科研人员的极大兴趣，但在那时非直线电机的速度、加速度和可靠性已经能满足当时的现状，而直线电机在经济性和适用性方面还没有体现出很强的竞争力。随着人们对直线电机不断的研究，其结构也发生了很大变化，1917年生产出第一台圆筒型直线电机并且有人提出将其作为导弹的弹射装置，但是由于当时制造业的限制并没有取得实质性进展。1923年科研人员试图将扁平型直线电机应用于轨道设计，但任然没有取得成功。在1930年到1940年期间，科研人员吸取以前失败的教训，着重从实验上去验证理论，在实验中取得大量数据为直线电机的发展奠定基础。1945年，美国西屋电气公司成功研制出飞机电力系统弹射器，它以其可靠性等优点再一次引起社会的重视。1954年，英国皇家飞机公司制造出以直线电机为弹射动力的导弹发射器。在此阶段中，将直线电机作为高速列车动力驱动装置的研究也在世界范围内广泛开展。由于直线电机的成本和效率与当时旋转电机相比没有很强竞争力，直线电机在这一时代并未得到真正的应用。
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第2章神经网络及其算法
2.1神经网络基础
神经网络是人工神经网络的简称，它是有基本神经元组成的互联网络。它在解剖人类的神经网络基础之上，系统的描述了信息在神经网络中传递和处理的过程，是对人类复杂大脑的抽象和简化，从而模仿人类的大脑结构和功能。神经网络具有分布式信息存储、并行性处理和自组织自学习等优点，它在智能控制、非线性映射、优化计算和信息处理等领域有非常广阔的应用前景。往往在一些控制系统中，被控对象模型难以精确建立，或者系统具有复杂的非线性关系，这种情况下传统的控制方法难以达到控制目的，如果将神经网络应用于其中则可以对系统进行推理，优化计算和故障诊断或者是它们的组合，此时的控制系统就成为基于神经网络的系统，相应的控制方法也就成了神经网络控制。本文就是将神经网络中的RBF算法应用于永磁同步直线电机的控制系统中，对系统的控制方法进行了优化，结果表明，RBF神经网络PID控制很好的改善了系统的控制性能。
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2.2神经网络分类及工作方式
神经网络的种类虽然很多，但其工作方式大体上都相同，一般都由工作期和学习期两个部分组成。神经网络能否成功很大程度上取决于网络中的权值和阀值两个因素，在学习期，整个网络的结构保持不变，而其中各神经元之间的权值是通过某些特定的学习方法进行不断优化与调整的，在整个神经网络的工作过程中学习训练期占有很大的比重也决定着整个网络性能的好坏。与学习期相对应的工作期主要是根据网络所制定的规则计算出系统的输出，在此期间，网络的阀值和连接权值都保持不变。神经网络中的学习规则主要有无导师和有导师学习两种。有导师的主要思想是在学习过程中通过网络的实际的输出与预设的期望输出做比较，然后对权值进行调整，这里的期望输出就是导师信号，有导师学习又称为带监督学习（supervised learning)，将输入信号加入到神经网络的输入端之后通过网络实际的输出与预设的期望输出作比较得到输出误差，然后根据误差的大小来修改个神经元之间的连接权值，使网络的实际输出不断的跟踪期望输出，直到这两者之间的误差达到允许的误差范围类。
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第3章永磁同步直线电机的数学模型.......... 19
3.1 引言 ..........19
3.2 PMLSM的控制方法.......... 19
3. 3 PMLSM的数学模型建立.......... 26
3. 4永磁同步直线电机在Mat lab/Simul ink.......... 28
3. 5本章小结.......... 31
第4章直线电机的PID控制及积分分离控制设计.......... 32
4.1模拟PID控制算法 ..........32
4.2基本数字PID控制算法.......... 34
4.3永磁同步直线电机的PID控制设计及仿真.......... 35
4. 4基于积分分离的PMLSM控制系统 ..........39
4.5本章料 ..........47
第5章永磁同步直线电机的RBF-PID控制设计.......... 48
5. 1 BP神经网络PID控制系统..........48
5. 2 RBF网络与BP网络对比 ..........51
5. 3永磁同步直线电机的RBF神经网络PID控制设计.......... 52
5. 3. 1 RBF神经网络PID控制设计 ..........52
5. 3. 2永磁同步直线电机的径向基PID控制及仿真.......... 53
5. 3. 3直线电机的RBF神经网络PID控制.......... 56
5. 4本章小结.......... 58
第5章永磁同步直线电机的RBF-PID控制设计
5.1 BP神经网络PID控制系统
目前，BP网络在很多商用软件中应用较多，它在基于误差反向传播的基础上借助多层前向网络在结构上的优势并充分发挥并行计算的特点，经过多年的发展，已取得在理论上比较成熟的算法。而RBF神经网络采用的是前馈型的结构，主要借助的是差值法的研究理论，这两种网络都是在不同程度上对实际网络的高度近似，都有各自的优点和缺点。一般来说，RBF和BP网络的逼近能力相似，都能对非线性函数进行任意的逼近并且逼近能力相当。他们主要的区别体现在激励函数上，这也是逼近性能不同的根本所在。己经证明，RBF网络在逼近连续函数时比BP网络更加优越。BP网络主要使用Sigmoid函数，它有全局特性的特点，输出值会受到输入值较大的影响，并且激励函数会在一定程度上由于重叠而相互影响，这也就导致了BP网络训练过程比较长。此外，BP算法固有的容易陷入局部最小这一缺陷一直存在且不可避免。最后，BP网络一般很难得到最优网络，因为隐层节点的数目通常是采用试凑或依赖经验来决定的。RBF网络可以在很大程度上克服BP网络的种种不足，因为RBF采用的是局部激励函数。RBF具有良好的泛化能力，对于网络的每个输入，由于具有非零激励值的节点很少，因此只有极少部分节点及权值会发生改变。另外，RBF网络的学习速度可以比BP算法高很多，很容易适应不同的数据，其隐层节点的数目是通过训练过程得以确定，并且相比于BP网络其收敛性也易于保证，因此很容易得到最优解。
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结论
本文基于永磁同步直线电机传统的控制策略，对普通PID控制器做了一定的改进，并进行了理论研究和仿真实验，论文的主要工作如下：
(1)对永磁同步直线电机的工作原理进行了详细的分析，建立起直线电机在同步坐标轴d_q轴和静止坐标系a 轴下的数学模型。
(2)对永磁同步直线电机的控制方法进行了深入的讨论，矢量控制方法做了深入的介绍。
(3)在Matlab/Simulink中搭建起直线电机整体的仿真模型，包括直线电机本体、电压矢量空间变换模块、速度环及电流环PID控制模块。
(4)在直线电机传统PID控制器的基础上提出了积分分离的控制思想并应用于直线电机，对控制效果进行了对比，得出了积分分离PID控制器能在一定程度上改进直线电机的控制效果的结论。
(5)针对传统PID控制器在高速、高精、高耦合、强非线性应用场合的不足提出了将RBF神经网络应用于永磁同步直线电机的控制思想，并搭建起直线电机RBF神经网络PID控制器的仿真模型，仿真结果表明，RBF神经网络PID可以很好的改善直线电机的控制效果。
(6)对文中先后提出的直线电机的PID控制、积分分离PID控制和RBF神经网络PID控制做了总体的对比，结果表明，RBF神经网络在响应速度，控制精度以及抗干扰能力方面都优于前两种控制方法。
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参考文献（略）
专业工程硕士毕业论文精选篇三
1绪论
1.1混合动力汽车原理、结构及特点
随着世界工业的不断发展，环境污染和能源危机己成为目前国际社会面临的两大问题，而世界汽车工业的蓬勃发展却成为了环境污染和能源危机的主要来源。汽车排放成为社会污染排放的主要来源。据日本汽车工业协会（JAMA)数据统计，2005年，整个交通运输领域的C02排放占到全球人为C02排放的23%，其中公路运输部分占比为73%，折算社会占比为23%x73%=17%[i]。另外，汽车还排放氮氧化物、一氧化碳、碳氯化合物等有害的物质，对环境造成污染[2]。根据我国环境保护部2011年中国机动车污染防治年报显示，2010年全国机动车排放的一氧化碳和碳氧化合物占全国排放总量70%以上，氮氧化物和颗粒物超过90%，由此可见，汽车成为了我国污染总量的主要贡献者[3]。汽车燃油消耗成为石油资源消耗的主体。随着汽车保有量的不断增长，对石油资源的消耗也越来越大，加剧了能源的危机，据统计世界己探明的石油储量，以目前的消耗速度计算只能支撑40至70年，其中汽车消耗量占到石油总消耗量的40%[4]。由此可见，在环境污染和能源危机的双重压力下，汽车成为了双重压力的主要制造者。为了解除环境和能源的压力，促进社会的和谐可持续的发展，汽车节能减排形势十分紧迫。在这种形势下，世界各大汽车大国均加紧步伐发展节能与新能源汽车。节能与新能源汽车主要包括燃料电池汽车（Fuel Cell Electric Vehicle，FCV)、纯电动汽车（Electric Vehicle，EV)和混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle, HEV)。纯电动汽车可实现零排放零污染，但是其电池存在能量密度低、寿命短等的问题，使得其续航里程、性价比等问题与传统内燃机汽车无法比拟[5];燃料电池汽车也同样存在技术不成熟的现状。而混合动力汽车融合了传统内燃机汽车和纯电动汽车的优点，即能保证续驶里程等问题，同时也能做到纯电动行驶时的零污染零排放，整体上也同样比传统内燃机汽车具有更低的排放和油耗，所以发展混合动力汽车是汽车节能减排、汽车产业转型以及技术升级的必经之路，也是行之有效的方案。
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1. 2混合动力汽车控制策略研究现状
整车控制策略是混合动力汽车的灵魂。混合动力汽车在其结构和部件确定之后，其控制策略显得尤为重要，它涉及到混合动力汽车整车能量最优管理，是混合动力汽车研究的难点。混合动力汽车设计的最关键环节为根据混合动力系统制定最优的控制策略[7]，使车辆根据行驶时的能量需求来进行发动机和电机间的输出功率分配，以使整车的系统效率最高，从而燃油经济性最好。美国俄亥俄州立大学的Stephanie Stockar等人提出了一种基于模型的插电式混合动力汽车控制方法，直接或间接地从车辆利用率的角度出发减小二氧化碳的排放。该控制方法被认为是一个全局最优的问题，釆用庞特里亚金最小值原理实现控制算法。另外，Anm Rajagopalan等人基于全球卫星定位系统（GPS)获得的数据，经过导航控制器的处理后得到汽车未来运行状态，提出了一种瞬时控制策略，该策略综合考虑汽车燃油经济性和排放性来优化发动机和电动机之间的转矩分配。美国密歇根大学的Danid F.Opila等人设计了一种基于最短路径随机动态规划算法的控制器，使用福特公司的高精度整车模型进行评估，并在福特的原型车上进行了试验验证，在整车操纵稳定性和燃油经济性方面取得了较好的效果。美国可再生能源实验室的Wipke等人采用DIRECT搜索方法对燃料电池SUV进行了控制优化,结果表明DIRECT算法比序列二次规划法SQP算法更为有效，但DIRECT算法不适用于大规模的运算，收敛速度慢。
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2城市四分类标准行驶工况构建
2.1行驶工况研究现状
行驶工况又称为循环工况，是对车辆运行的实际行驶状况以及实际运行数据进行调査和分析，通过运用多元统计理论构建的标准工况。建立一个能够真实的反映车辆实际行驶特征的工况，为考察在特定地区的某类车辆的燃油经济性和排放性提供检测依据和评价标准，同时也为整车的动力匹配和经济性优化提供了有力参考[35]。所以本章将基于课题组开发的混合动力城市公交车远程监控和数据采集系统采集的数据，分类别的构建大连市标准行驶工况，为下文的工况识别研究奠定基础。在2002年以后，美国轻型汽车排放标准引入了 SFTP标准测试循环，它是由FTP75，US06和SC03三个循环组成的，并且还增加了带空调的车辆的运行状态和对较频繁的速度变化检验。另外还有EPA循环工况是乘用车在高速公路的燃油经济性测试循环，可变坡度的循环HWFET-MTN可以测试道路坡度对于车辆油耗有影响。并且，美国西弗吉尼亚大学开发了 NewYorkBus工况作为常规动力用在运输车（包括公交车和货车）的排放测试循环。另外还幵发了复合工况CSHVR作为重型车测试循环[35]。
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2.2城市行驶工况分类
经过上节对行驶工况研究现状的分析得知，目前国外的行驶工况发展较为成熟，形成欧洲、美国和日本三大工况体系，不论国内外对行驶工况的研究大多是统一工况的构建，但是在实际车辆运行过程中行驶状态变化无常，不能简单的满足一个行驶工况，若将城市工况进行细致的分类构建，可以更好反应城市工况的细致特征，从而经过优化后的车辆可以更好的控制在与实际工况相适应的运行状态下，由此可见城市工况分类别构建是十分必要的。城市结构上可以划分为市中心、近郊区和远郊区三部分，在每一区域内的车辆运行状态特点差别较大，另外充分考虑上班高峰期等交通拥堵状况，按照道路类型和拥挤程度将城市工况进行细致的划分为Stopngo (在城市的中心地带，交通拥挤，车辆起停频繁的情况）、Urban (在市内交通较通畅的区域，车辆以低速行驶的情况）、Suburban(在近郊区，车辆以中低速行驶的情况）、Rural (在远郊区，车辆以中高速行驶的情况）1371。本章将按照该分类方法对大连城市工况进行分类别构建。
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3基于模糊模式识别的行驶工况识别研究............. 28
3.1行驶工况识别研究现状............ 28
3.2新架构模糊模式识别理论............ 29
3.3行驶工况识别特征参数选择............ 32
3.4行驶工况的模糊模式识别方法研究............ 36
3.4.1行驶工况特征参数提取 ............36
3.4.2行驶工况的模糊模式识别............ 37
3.5基于模糊模式识别的行驶工况识别仿真............ 39
3.6 小结............ 40
4基于模糊推理的驾驶意图识别............ 41
4.1驾驶意图识别研究现状 ............41
4.2模糊推理 ............42
4.3驾驶意图识别的参数选择............ 43
4.4基于模糊推理的驾驶意图识别............ 44
4.5 小结 ............51
5基于工况识别与驾驶意图识别的控制策略............ 52
5.1基于工况识别与驾驶意图识别的控制策略制定............ 52
5.1.1基于工况识别与驾驶意图识别的联合控制策略............ 53
5.1.2能量管理策略............ 53
5.1.3基于工况识别的控制策略............ 53
5.1.4基于驾驶意图识别的控制策略............ 56
5.2并联混合动力城市公交车建模............ 57
5.3基于工况识别与驾驶意图识别的控制............ 64
5.4 小结............ 70
5基于工况识别与驾驶意图识别的控制策略制定与建模仿真分析
相比传统汽车，混合动力汽车的动力源增加是它的重要变化，所以混合动力汽车中能量流动控制成为重要的课题。如何制定混合动力汽车控制策略来满足汽车行驶时所需要的能量和功率的同时，协调好动力源间的能量输出，使混合动力汽车的燃油经济性提高、排放降低。由此可见，控制策略是混合动力汽车的灵魂所在。在对工况识别方法和驾驶意图识别方法研宄基础上，本章提出了基于工况识别与驾驶意图识别的控制策略，并进行建模仿真分析，验证提出的联合控制策略相比基于工况识别和基于驾驶意图识别的单独控制策略具有更大的节油效果。在车辆行驶过程中，车辆运行状态不仅取决于自身的性能，还受到实际工况和驾驶状况的影响，所以在控制策略制定时，全方位的考虑实际工况与驾驶状况才能实现更好的效果。而目前基于工况识别的控制策略研宄未考虑驾驶意图的影响，基于驾驶意图识别的控制策略研究未考虑行驶工况的影响。所以本课题提出了二者全方位考虑的基于工况识别与驾驶意图识别的联合控制策略。
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结 论
整车控制策略作为混合动力汽车的灵魂，主要任务是根据车辆动态，实时协调各动力源间的能量流动，以使车辆的燃油经济性最好。因此，本课题在对对城市工况分类构建方法，行驶工况识别方法和驾驶意图识别方法进行研宄基础上，提出了基于工况与驾驶意图识别的联合控制策略，并进行了建模仿真验证，得到了以下几点结论：
(1)本课题介绍了国内外行驶工况发展现状，并分析了统一的城市工况存在的缺点，若将城市工况进行细致的分类构建，可以更好反应城市工况的细致特征，本课题综合考虑道路类型和拥挤程度，建议将城市工况采取四分类为Stopngo (在城市的中心地带，交通拥挤，车辆起停频繁的情况）、Urban (在市内交通较通畅的区域，车辆以低速行驶的情况）、Suburban (在近郊区，车辆以中低速行驶的情况）、Rural (在远郊区，车辆以中高速行驶的情况），并提出了基于二次聚类的四分类城市工况构建方法，在混合动力城市公交车远程监控和数据采集系统的数据基础上，构建了大连市的四分类城市工况。
(2)本课题介绍了国内外行驶工况识别的研宄现状，分析了目前研究所采用的识别方法，最终采用将模式识别与人工智能相结合的模糊模式识别，并首次引入了在土木等领域成功使用的新架构模糊模式识别方法，规避了传统模糊模式识别的缺点，搭建了基于模糊模式识别的行驶工况识别仿真模型并进行了仿真实验，实现了对行驶工况的准确识别。
(3)本课题介绍了国内外驾驶意图识别的研究现状，并总结了国内外研宄特点，本课题基于模糊推理方法基础上，以加速踏板位移及变化率、制动踏板位移及变化率和车速为输入参数，将驾驶意图进行7分类，并制定了 24条完善的模糊推理规则，搭建了基于模糊推理的驾驶意图识别仿真模型并进行了仿真实验，验证了基于模糊推理的驾驶意图识别的准确性。
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参考文献（略）
专业工程硕士毕业论文精选篇四
1绪论
1. 1课题背景.
在能源问题和环境问题愈发严峻的今天，对新型能源的开发利用，成为了能源可持续发展的重要途径。因此，利用风能、太阳能、潮汝能、地热能等可再生能源进行的分布式发电技术正日益受到重视。分布式电源容量小、装置分散，通常并入低电压等级电网，因此，分布式电源并网会给配电网的运行控制带来许多技术难题。例如：分布式电源中的电力电子设备会给电网带来谐波污染、风和光等能源具有间歇性和波动性、并且分布式电源多靠近用户侧，改变了传统的福射状无源配电网络结构等等，这些问题会对电网的稳定运行会产生威胁[1]。为了减少分布式电源单独并网对大电网的冲击，同时将分散的分布式电源组合起来，以提高能源的利用率，研究人员提出了微电网概念。所谓微电网，就是将分布式电源、储能装置、负荷和控制系统有机组合起来，可向用户提供电能和热能，其运行方式灵活易控，可以在并网运行和孤岛运行两种模式下切换，当微电网与大电网并网运行时，可以将微电网看作一个可控单元；当大电网出现故障或检修需要时，微电网可以断幵与人电网之间的连接，以孤岛模式运行。微电网的优势在于将不同类型分布式电源组合并以单点形式与大电网并网，不针对各个具体的分布式电源，同时充分发挥出不同发电单元的互补优势，有利于配电网的管理。微电网和大电网之间通过能量的双向流动互为备用，增加了供电可靠性[2_3]。微电网中的分布式电源，大多使用电力电子变换器接入，其系统惯性小，过载能力差，同时由于微电网存在并网运行和孤岛运行两种运行模式，因此微电网的控制与传统的电力系统存在很大不同。微电网的控制需要做到：当分布式电源的接入时，不会对微电网整体造成影响；微电网与大电网之间可以保证平滑可控地脱离或重新并网，在不同模式下都能保证分布式电源和负荷之间的供需平衡。微电网的运行控制结构分为对等控制和主从控制。对等控制是指每一个分布式电源在控制方面具有相同的地位，其主要基于电力电子技术方法，根据本地变量进行就地自动控制，不同分布式电源之间不需要进行通信。主从控制是指控制系统中存在一个主控制单元，其他控制单元通过通信服从主控制单元，主控制单元可以是某个分布式电源，也可以是上层中心控制器。
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1.2直流微电网的研究现状
虽然直流微电网具有良好的前景，但现在国内外对直流微电网的研究还大部分处于起步阶段，研究方向有直流微电网的能量管理、直流微电网监控和保护技术、直流微电网结网方式、直流微电网电力电子接口技术等。文献[10]提出一种双母线型直流微电网结构，如图1.1所示，6.6kV电网电压经过降压变压器降为交流230V,再经过双向的AC/DC换流器变为直流340V，然后通过电源平衡器变换为直流±170V,燃气轮机通过换流器接入230V交流侧，超级电容器和蓄电池通过双向DC/DC变换接入直流母线，负责平抑功率的波动，光伏电池也通过DC/DC变换器接入直流母线。在负载侧，直流电压通过电力电子装S转换得到流电或交流电。该结构能为多种不同电压等级负载供电，当某处负载侧发生故障不影响其他负载；当大电网侧发生故障时，可以与大电网切离并独立运行。
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2直流微电网的建模与控制
2. 1分布式电源模块
太阳能和风能是自然界最普遍的可再生能源，具有方便、清洁无污染等特点，太阳能和风能在不同的季节、不同的天气状况下具有一定的互补性。比如夏季的太阳能相对充裕，而冬季风能则比较丰富；一天内太阳能较丰富的时刻风能较少，而夜晚无太阳能的时刻风力往往较大。因此，本文釆用光伏发电模块和风力发电模块为直流微电网的电源。光伏电池是光伏发电的最基本单元，它通过利用光生伏特效应将太阳能转换为电能，其本身不能像干电池、蓄电池或燃料电池那样将待转换的能量储存起来，它只能将接收到的太阳能立即转换为电能。一般应用中，需要将许多个光伏电池经过串并联组合，并经过封装组成光伏阵列[23]。光伏电池的伏安特性是关于太阳能福射强度、环境温度、电池参数的非线性函数，该函数在实际工作中很难得到应用。本文采用工程计算公式，利用光伏生产商提供的标准测试条件下的短路电流（标准福射强度1000W/m2,标准温度25)、开路电压、最大功率点输出功率、最大功率点处电压和最大功率点处电流五个产品参数，得到光伏电池在任意日照和温度条件下的输出特性。
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2.2储能装置模块
直流微电网的容量有限，其抗干扰能力相比常规电网较弱，当直流微电网中出现输出功率突变、负载突增或突降、并网或离网的暂态过程，都会引起直流母线电压的瞬变，而且直流微电网中光伏发电、风力发电等分布式能源受环境因素影响很大，其输出功率具有波动性。储能装置能够保证直流微电网的功率平衡和电压稳定，提高运行的可靠性。为了方便研究，本文建立蓄电池仿真模型，设额定电压200V，额定容量l00Ah,最大放电电流为10A，最大充电电流10A,过充电压为2]0V，过放电压为180V。本章研究了光伏电池和风力发电机的数学模型和两者的最大功率追踪控制，研究了储能装置在并网模式和孤岛模式下的控制方法，建立了三相VSC在三相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型，并研究了三相VSC的电压矢量控制。最后研究了一种较为典型的直流微电网能量管理策略。仿真结果显示，各单元模块的控制功能符合预期。在仿真中也验证了直流微电网的能量管理策略的有效性，该策略实现了不同工作模式下直流微电网的稳定运行，并保证了能源的最大利用。
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3 直流微电网接口控制.......... 29
3.1 三相VSC的局限性 ..........29
3.2 改进的并网接口研究.......... 29
3.2.1 并网接口拓扑结构.......... 29
3.2.2 并网接口控制研究.......... 30
3.3 仿真实验 ..........32
3 3.4 本章小结..........34
4并网接口的孤岛检测 ..........35
4.1孤岛效应的概念和危害.......... 35
4.2孤岛效应发生机理.......... 36
4.3 孤岛检测方法.......... 37
4.3.1 被动式检测法.......... 38
4.3.2主动式检测法.......... 39
4.4基于主动频移法的孤岛检测仿真.......... 40
4.5 本章小结.......... 41
5系统软硬件设计与实验分析.......... 42
5.1 主电路参数设计 ..........42
5.2 控制电路设计.......... 43
5.3 软件设计.......... 46
5.4 实验结果与分析.......... 49
5.5 本章小结.......... 53
5系统软硬件设计与实验分析
5.1主电路参数设计
开关器件的选择对电路的安全准确运行非常重要，在中小型功率场合常用的全控型开关管有绝缘栅双极晶体管IGBT和电力场效应晶体管MOSFET等，其中，MOSFET具有幵关速度快、开关损耗小，几乎不存在二次击穿等优点，但是其耐压性能一般，在高压等级下其导通阻抗较高，传导损耗很高。相比MOSFET，IGBT具有较高的耐压能力和耐人电流冲击能力，导通压降小。考虑到本文实验中的电压等级和功率等级，釆用IGBT作为电路的功率器件。选用三菱公司的CM100DY-24A型号IGBT，其结构如图4.1所示，模块中封装了两只串联IGBT,驱动信号的互锁也很容易实现，适用于双向变换器控制。在实验中对采样频率的精度和快速性均有较高要求，电压传感器木文釆用南京托肯公司生产的TBV10/25A霍尔电压传感器，电流传感器采用的是该公司TBC10SY/SYW闭环霍尔电流传感器。霍尔传感器具有电气隔离性能优越；测量精度度高；线性度好；抗外界电磁干扰能力强等优点。木文需要采集的电压信号有网侧三相电压、三相VSC直流侧电压、直流母线电压，电流信号有三相电网电流、Buck变换器电感电流。电压釆样电路，首先将传感器测得的电压模拟信号通过采样电阻比例降压，再通过电容滤除高频噪声，经过电压调理，最后得到范围0-3.3V的DSP可接受信号。图5.3以A相电压釆集电路为例，电流采样电路与电压采样电路类似。
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结 论
直流微电网是一种使用直流配电方式，能提供高电能质量的各种分布式电源协调控制的微电网，通过一个集中式的并网接口与大电网相连，具有并网和孤岛两种运行模式。与交流微电网相比，直流微电网更易接入直流电源和负荷，减少了逆变和整流环节中的能量损失，不存在频率稳定性、无功调节等问题。直流微电网以其独特的优越性，正受到人们越來越多的重视。本文以直流微电网为背景，主要研究目标是直流微电网的并网接口控制和能量管理策略。主要的研究成果如下：
(1)为了提高并网接口对直流母线电压的控制能力，提出了一种三相VSC串联Buck变换器的并网接口结构，在并网运行时，由三相VSC控制其直流侧电)卫，再通过Buck变换器降压，对直流母线电压进行控制。
(2)提出了三相VSC与Buck变换器并网接口的协调控制策略，建立了三相VSC在三相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型，并研究了三相VSC的电压矢量控制；建立了 Buck变换器的小信号模型并推导其电路传递函数，设计了电压外环电流内环的双环控制结构；仿真结果显示该并网接口在电压跌落或负载功率突变的情况下具有良好的暂态响应，能够一直保持直流母线电压稳定。
(3)为了验证并网控制系统的可行性，搭建了物理实验系统，基于TMS320F2812芯片进行了系统的软硬件设计，物理实验结果表明了 Buck变换器和三相VSC的控制策略正确性和可行性。
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参考文献（略）
专业工程硕士毕业论文精选篇五
1绪论
1.1交流传动与交流伺服背景及意义
近年来，随着电力电子技术的发展、计算机以及微处理器的发展、传感器技术的发展、稀土永磁材料电机制造工艺的进步、以及先进控制理论例如祌经网络控制、模糊控制、专家系统控制等控制理论的提出与运用⑴，交流电机控制系统有了长足的进步，而且随着技术的发展成本也逐步下降，并且能获得和直流电机控制系统相媲美的控制效果。正因为如此，在电力传动中，交流电机将逐步取代直流电机成为行业内的主流。这也促进更多的学者与专家投入到交流电机控制系统的队伍中来，使得交流电机控制系统处于良性循环的发展。交流电机控制系统是以交流电动机为执行元件的位置、速度、转矩控制系统的集合。依据传统习惯将用于电机转速控制的系统称为传动系统；而将实现机械位移控制的称为伺服系统。高性能的伺服传动领域，交流伺服LA经逐步取代直流伺服成为当今社会的主流产品从国际市场来看，交流伺服电机的市场A有率己经高达80%，因此研宄交流伺服电机控制系统具有很强的实际意义。
1.1.1伺服的定义及分类
伺服控制系统可以认为是随动控制系统，既可以是速度的随动控制，也可以是位置的随动控制。因此从广义的角度上来看，电机调速系统也是伺服控制系统的一种，只不过在调速控制系统中，被控制的量是转速，而伺服系统则是按照控制命令动作同时产生足够的力矩，使得被驱动的机械得到预想的位置和运行速度伺服电机并非单指一类型的电机，只要能在伺服控制系统中能满足需求的精度、快速响应、以及抗干扰的能力，就都可以叫做伺服电机在电气伺服中按驱动装置的执行元件电动机类型来划分，通常可以分为直流伺服和交流伺服，如下表所示[7]。
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1.2电机工业的发展历史
1.2. 1实验电机的诞生
电机控制技术的发展与电机工业的发展是息息扣关的。1600年，英国物理学家吉尔伯特出版名著《论磁》，书中系统论叙了磁现象，并研宄了物体间静电力的作用，开创了电学和磁学的近代研宄。1785年，法国物理学家库合巧妙地设计出了著名的扭枰实验，证实了静电力的平方反比例关系，导出著名的库企定理。使电磁学进入定量分析阶段，是电磁学上的重要里程碑。1820年，丹麦物理学家奥斯特发现磁针会受到它周围的电流影响，即电流的磁效应，从而幵辟了电学与磁学相结合的研宄历史。同年10月，法国物理学家毕奥、萨伐尔提出了毕奥一萨伐尔一拉普拉斯定律，给出了电流产生磁场的定量表述。同年，法国物理学家安培发现两根通电流的导线之问存在相互作用力，提出了安培定律，奠定了电动力学基础，并有著作《电动力学现象的数学理论》1831年，英国物理学家法拉第发现在磁场中运动的线圈能产生电流，提出电磁感应定律。
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2永磁同步电动机控制的理论模型
2. 1永磁同步电动机结构
在数控机床中，永磁同步电机作为伺服驱动器的执行兀件，带动工作台及刀架运动，通过轴的联动使刀具相对工件产生复杂的机械运动，从而加工出图纸所要求的工件。永磁同步电机伺服系统一直是影响加工性能的重要指标。在纺织机械行业使用的永磁同步电机伺服控制产品主要用于张力控制，在纺织机中的精梳机、粗纱机、细纱机、并条机等设备上的应量都非常大。在电动客车中，它对调速性能有较高的要求。早期的电动客车采用直流传动系统。当交流电动机矢量控制系统发展起来以后，采用磁场定向矢量控制技术的交流异步电动机调速系统具有了良好的调速性能，目前交流电动机有史高的效率、更大的功率体积比、采用高性能控制技术的交流永磁电动机在电动客车上的应用成为近年来该领域内的研宄热点。因此，采用永磁同步电机PMSM作为课题的研宄对象。
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2. 2永磁同步电动机转子磁路结构
首先介绍交流传动与交流伺服，并且回顾世界电机工业与中国电机工业的发展历程，介绍了交流电机数控技术的发展方向。分析永磁同步电机的分类及其转子磁路结构，得出数学模型。给出调速系统的性能指标，在磁场定向控制方式下的数学模型，把交流电机等效成直流电机的控制，实现转矩电流与励磁电流的独立控制。为了符合发展趋势，将智能控制引入永磁同步电机的控制系统中，研宄了动态模糊神经网络，并将其引入永磁同步电机速度调节器中。并在MATLAB上做出仿真，比较动态模糊神经网络与传统PID控制的优劣。设计并且制作了永磁同步电机实验平台，在CCS3.3平台下进行编程与调试，经过测验、调试获得r大贵的实验波形ly实验数据，检测了理论设计的正确性。
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3 PID控制器动态模糊祌经网络控制器设计计.......... 23
3.1 经典PID介绍 ..........23
3.1.1 比例控制规律.......... 23
3.1.2 枳分控制规律.......... 24
3.1.3 微分控制器........ 25
3.2电机闭环控制系统设计 ........25
3.3永磁同步电机动态模糊祌经网络控制器设计........ 29
3.4 本章小结 ........34
4 永磁同步电机实验平台设计........ 35
4.1硬件设计 ........35
4.1.1 主功率电路 35
4.1.2 IPM驱动电路设计........ 38
4.1.3 TMS320F2812 小系统设计........39
4.1.4 外扩 FLASH 电路 ........41
4.1.5 外扩A/D中元电路设计........ 42
4.1.6电流检测电路编码器倍转换电路....... 42
4.2永磁同步电机上位机调试软件.......45
4.3本章小结........ 46
5 仿真及实验结果 ........47
5.1动态模糊神经网络控制器仿真结果........ 47
5.2 外扩A/D电路模拟信号验证........ 49
5.3电流及速度曲线实验波形........ 51
5.4本章小结........ 55
5仿真及实验结果
5. 1动态模糊神经网络控制器仿真结果
本章首先通过MATLAB对永磁同步电机动态模糊神经网络控制器进行了仿真验证，然后再在CCS3.3软件调试平台上进行模块化的编程，分别对电机在不同转速、不同负载转矩、不同PI参数下，速度信息以及驱动波形进行了分析，所得结果基本满足要求，验证了平台设计的正确与合理性。随着交流调速系统的发展，以及能源环境等一列的问题，交流调速系统在R常生活中占据的位置越來越重要，本文选取了在日常中运用比较广的永磁同步电机进行研究与分析。本文对系统的建模、智能控制算法的研究、以及基于DSP数控方式硬件设计及改良，还有LabVffiW上位机调试软件设计等方面做了大量工作
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结论
(1)以当前交流传动与交流伺服技术为背景，介绍了伺服的分类以及它的构成，并且比较了伺服与变频的异同，回顾了电机工业的发展史特别是中国电机工业的发展的历程，对交流电机控制技术的发展进行了综述和展望。
(2)以永磁同步电机本体结构为入手点，通过永磁同步电机本体抽象出永磁同步电机的数学模型。通过查阅文献给出永磁同步电机调速系统的静态、动态指标。最后分析了在磁场定向控制的方法下，将永磁同步电机等效为直流电机的控制方法以及数学公式。
(3)对PID控制方法进行了简单的介绍，然后结合自动控原理、运动控制系统分析并且设计了电流调节器、速度调节器。指出传统调速方式的不足，结合现今智能控制算法的发展，设计了一种永磁同步电机动态模糊神经网络的速度调节器。给出了这种算法的五层网络结构，并且设计模糊神经网络的动态学习算法，其中又分别设计了参数学习算法和结构学习算法。
(4)搭建了基于DSP的永磁同步电机试验平台，选用TI公司的2812作为主控芯片，使用LEM公司的高性能电流传感器用ADI公司的AD7606取代2812原有的12位AD转换，提高了 AD转换的精度，是电流控制器性能得到进一步的提升。对整个电机控制系统性能的提升具有很重要的意义，并且设计了 LabVIEW上位机调试软件。
(5)通过Simulink对动态模糊神经网络的设计进行了验证，通过CCS3.3平台下的模块编程，并且通过涡流测功机模拟负载，在不同参数下对电机实验平台进行了测试。
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参考文献（略）
专业工程硕士毕业论文精选篇六
第1章绪论
当今能源消耗有相当一部分是由不可再生能源（化石燃料、天然气）等产生的，而可再生能源的利用率却非常低，这对于日益迫切的能源危机却是一个亟待解决的问题⑴。显然通过提高绿色能源和可再生能源（太阳能，风能，地热，水力发电，潮汝能）的利用率，可以解决能源危机。同时，目前世界各国电力系统都基本发展成为集中发电，远距离输电的大规模电力系统，但是随着电力系统规模的增大使得它的一些问题也逐渐显现出来，其中包括运行难度增加，整体成本增高，系统运行方式改变困难。此外，电网不易感知负荷的细微变化，无法很好的跟踪负荷改变，不能满足用户对电能质量越来越高的要求。尤其是在出现了8.14美国加拿大大停电[2]，8.18格鲁吉亚大停电，9.23瑞典丹麦大停电等事故之后，大电网脆弱性的一面被充分的暴露了。为了实现既增加可再生能源的利用率又同时解决大规模电力系统的弊端这一目标，我们不仅要鼓励建设一体化大型风电场和太阳能电场，而且更应该利用小容量可再生分布式能源，为了充分幵发利用用户附近的太阳能、风能、生物能等新能源，在用户附近实施分布式发电是保障能源安全、减少环境污染的重要途径，同时也是解决大规模电力系统弊端的一个有效途径。分布式发电是指利用各种分散可用能源包括太阳能、风能、水能、波浪能以及本地可方便获取的化石类燃料(主要是天然气）进行发电供能的技术[3]。小型的分布式电源容量通常在几百千瓦以内，大型的分布式电源容量可达到兆瓦级。相比传统的集中发电技术，分布式发电由于釆用本地能源发电，因而可以实现本地区域灵活供电，提高供电质量，在出现大电网系统性瓦解等灾难性停电事件时，分布式发电系统可以对敏感负荷持续供电，同时也可以有助于大电网恢复供电，降低停电所造成的经济损失；而且分布式发电技术由于采用本地电源发电供能，不需要远距离传输和专门的配电站，输配电损耗以及附加的输配电成本相比传统电网也很低；随着社会的发展，用户的需求也越来越多样化，分布式发电在实际应用中可以提供多种服务，如备用发电，削峰填谷等，综上分布式发电技术将成为未来智能电网的有力补充和有效支撑，是未来智能电网的发展趋势之一。
相比于对大电网的改造所带来的持续时间长，影响用户正常供电等难题，发展分布式发电技术要简便，快捷的多，同时分布式发电具有污染少，能源利用率高，安装地点灵活，系统可靠性高、选址容易，能源种类多等优点，还降低了线路的损耗，节省了运行费用和输配电资源，提高了电力系统的经济性[4]。分布式发电能够提高供电的稳定可靠性，改善电网峰谷时的性能，降低大电网的总容量，是对大电网的有效补充及支撑。但其自身也具有一些弊端，包括分布式电源单机接入成本高，难以控制，所以大电网系统对分布式电源通常采用隔离及限制的方式，以其减小分布式电源对大电网的冲击，但是这也大大限制了它的能源效能，影响其性能得不到充分发挥。随着电力新技术的发展，国内外很多学者提出了微电网的概念。
1.1课题研究背景与意义
所谓微网[5]，是指由分布式能源、储能设备、能量转换设备、以及相关负荷和监控、保护设备汇集而成的小型发配电系统。微网是一个自治系统，它可以实现自我控制功能，同时可以实现自我管理与自我保护功能。微网既可以与大电网连接实现并网运行，也可以与大电网脱离实现孤网运行。孤网运行时，可以把微网视作为独立运行的小型电力系统，它具备良好的供电特性，满足微网内用电需求，是一个完整的集发电、输电、配电于一体的系统，可以实现系统的局部功率平衡和系统的能量优化，微网既能够独立运行又可以并网运行的特点是其与带有负荷的分布式发电系统的本质区别，而且微网又可以被认为是电力系统配网侧的一个负荷。微网是为了提高分布式能源利用而提出的，而其最终的实现目标是改善能源的利用状况，为用户提供分布式电源的无缝接入，满足用户日益增长的电能需求。所谓的智能电网与智能微网的研究侧重点不同，智能电网侧重的是电网传输系统是针对的大电网，微网可理解为侧重于大电网的配电网端或小型电力系统。智能电网即大电网的智能化，也被称为“电网2.0” [6]，智能电网是建立在高速双向集成的通信网络基础上，利用先进的智能传感器技术、先进的智能电气设备技术、先进的智能控制方法以及先进的智能决策系统技术，实现电力系统网络的高效、经济、安全、可靠、节约资源、环境友好的目标，主要特点是智能电网可以实现电网自治与自愈，实现电网激励同时可以满足用户21世纪的用电需求质量、抵御各种环境对电网的冲击、可以许可各种形式的发电和系统接入电网、优化电力市场的运行以及电力系统的资产配比，更好的完善电力系统市场体系。实现智能电网的核心是智能电网的数字化、自动化、信息化和智能化，提高系统的交互性，建立互动性互联电网或称坚强的智能电网。
第2章互联网结构的能源微网基本概念与分布式能源
智能能源网-智能电网系统是我国“十二五”期间的重要课题，其目的主要是解决我国新能源并网以及系统调峰等问题，随着该课题的研究深入，相信在对新能源与传统电网协调发展中会起到重要作用。核电、风电，光伏发电等新能源要投入民用，离不幵智能能源网，如果说核电、风电，太阳能是“汽车”，那么智能能源网就是“高速公路”，因此发展一种适合我国智能能源网络的电力系统架构意义重大[24]。能源互联网是一个基于城市紧凑和社区人口密集的低碳城市能源供应方法。其原理是在城区连接基于分布式能源技术和可再生能源技术的小型发电站，分布式能源和热电联产系统，在这种方式下，实现冷，热，电可以相互支持。该能源系统的特点完全不同于传统意义上的冷热供能系统。智能能源系统区域主要是基于可再生能源，未利用能源和分布式能源系统。由于低碳能源密度低，等级低，不稳定，具有间歇性，因此需要通过居民区或社区级能源中心（HUB，本系统釆用固态变压器）实现能源综合应用。通过该方法，大规模的分布式可再生能源和未利用能源可以被充分的应用在一个紧凑密集的社区或居民区中。如果设计出适合的能量系统，那么该分布式系统中的设备的性能将得到很大提升，能源的损耗以及二氧化碳的排放也都将大幅减小；能源效率可以得到优化和改善；能源的利用率提高，热岛效应也可以缓解综上所述互联网结构能源微网的研究如果能得以实现对我国的居民生活将产生深远影响。
第3章固态变压器控制系统建模.......... 24
3.1固态变压器 ..........25
3.1.1固态变压器拓扑结构 ..........25
3. 1.2能源微网固态变压器建模与控制.......... 29
3. 2能源微网固态变压器控制系统.......... 33
3.2.1固态变压器控制策略改进.......... 33
3.3本章小结 ..........34
第4章基于互联网结构的能源微网控制系统.......... 35
4.1互联网结构能源微网控制系统..........35
4. 2互联网能源微网控制系统.......... 36
4.3基于下垂控制的能源微网.......... 38
4.3.1下垂控制原理 ..........38
4. 3. 2能源微网下垂控制建模.......... 39
4.3.3孤岛运行模式建模 ..........44
4. 3. 4下垂系数对频率的调整.......... 46
4.4本章小结.......... 48
第5章仿真与分析 ..........49
5.1 MATLAB电力电子及屯力系统简介.......... 49
5. 2能源微网分布式屯源、储能.......... 49
5. 3固态变压器系统的SIMUL仿真..........51
结论
能源微网是在智能电网和微网基础上的一次升级，我国率先提出了智能能源网的思想，这对于世界的能源革命都具有深远的意义。它将为亟待解决的能源危机问题提出新的思路与方法，通过改善居民区的能源利用方式，提高能源的利用率，对清洁能源包括太阳能，风力发电，燃气轮机发电，燃料电池发电等新型能源进行高效的利用，从而在能源利用方式多样化上实现低碳环保，进而影响和改变人的行为和思想，实现整个社会的能源革命。为了实现这一长远的目标，目前的能源微网电力系统是第一步也是关键的一步。在这一思想的影响下，本课题开展了对能源微网的研究，主要工作如下：
(1) 对现阶段的能源微网的研究进行综述，研究了当今世界范围内的最先进的微网系统理论，其中重点研究了美国的未来可再生能源传输与能量管理系统，受该系统先进思想理念的启发，结合我国学者提出的智能能源网课题思想，提出了适合我国的互联网结构的能源微网控制系统架构。
(2) 对典型的微网分布式能源进行了研究，包括风力发电，光伏发电，燃料电池，燃气轮机，分别对它们进行了建模，仿真，研究各分布式电源的控制特性及并网方法，为接入能源微网做前期准备。
(3) 研究了能源微网的核心设备固态变压器，包括对固态变压器拓扑结构的研究，建立了适合本系统的固态变压器模型，对固态变压器的控制进行仿真，提出了一种新的有源谐波注入的电流环控制方法，得到了良好的控制效果。
(4) 对互联网能源微网的控制系统进行研究，分别对微网系统概述，对各模块进行建模，MATLAB上搭建了能源微网的控制系统仿真平台，研究了下垂控制在稳态系统中的应用。
参考文献
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[3]翟宇婧.电网友好型微网运行控制策略研究[D].北京：华北电力大学，2012.
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专业工程硕士毕业论文精选篇七
第一章绪论
1.1课题背景及意义
近些年来，随着电力电子技术、微电子技术的飞速发展，新材料的出现、微处理器水平的提高，交流伺服控制理论研究的不断深入，永磁同步电机因其优良的性能，在机器人、数控机床、加工制造、航空航天等行业获得了广泛的应用。但是，由于永磁同步电机是一个多变量、强親合、非线性系统，使得搭建其控制系统比直流电机复杂的多，且成本高。随着工业发展，对控制系统要求的不断提高，这种不足就越明显，故若为更好的发挥永磁同步电机的优良性能，就要研制相对简单且高效的电机控制系统|'1。二十世纪70年代德国F.Blashke等人提出了矢量控制原理，此原理通过矢量变换后，使得对永磁同步电机控制可以模仿对直流电机的控制，通过这种方式控制的交流电机的性能可以与直流电机控制性能相媳美，进而在高性能交流驱动领域获得了广泛的应用。由于矢量控制算法实现过程比较复杂，因其算法中涉及到电角度以及速度的反馈计算，而且随着系统精度、响应速度等控制要求的提高，使得传统的MCU (单片机）很难实现设计要求。虽然基于数字信号处理（DSP)的电机控制系统己经成熟，其强大的数字处理能力，使得实现矢量控制算法变得简单，但在一些要求I/O 口资源丰富、实时性高、多台电机协同工作的控制场合，单片DSP已经很难满足设计要求12]。二十世纪80年代可编程逻辑器件开始迅速的发展起来，现在已经成为ASIC的一个重要分支。基于现场可编程门阵列(FPGA)的EDA技术利用软件编程来设计硬件电路，并可以方便的实时改变系统的硬件电路结构，这使得产品开发周期缩短以及成本大大降低，整个系统的设计规模和效率都有很大的提高。FPGA因其具有丰富的用户I/O 口，丰富的逻辑资源，可并行处理数据的能力，设计成果的可重复利用，可移植性强的特点，故在基于现代EDA技术和FPGA器件，运用现代电机控制理论，进行电机控制器的集成化研究方面已成为电机控制领域的一个重要发展方向，它不仅具有理论意义，而且具有重要的经济意义和战略意义，在民用、军事等领域都会有广阔的用途。
1.2国内外研究现状
上世纪80年代交流伺服电动机逐渐成为交流伺服控制的主导产品，总体来看，伺服系统的发展主要集中在体积小型化、控制智能化、通信网络化三个方面。现今，在中国的交流伺服市场中，份额占据较多的是来自日本、美国以及德国的产品。随着中国制造业的快速发展，国内有森创、华中数控、广州数控等很多厂家也幵始推出自己的产品。伴随着微电子技术和计算机技术以及电力电子技术的发展，电机控制行业円新月异，不断向前迈进电机控制器历经分立电子元件、集成电路，直至微控制器的出现，使电机控制器发生了质的飞跃，运动控制系统也随着进入了全数字化控制的新阶段。早期的电机控制器一般采用运算放大器等分立元件以模拟电路接线方式构成，这种模拟控制器响应速度快、控制精度高且具有较大的带宽，但受老化和环境温度的变化的影响较大，受系统规模的限制，很难实现运算量大、精度高、性能更先进的复杂控制算法。随着单片机的出现，由于控制方式主要通过软件来实现，改变控制规律时只需修改相应的软件而具有较强的灵活性，故也被用于电机控制。但因其本身资源限制，仍需要大量的数字集成电路来完成各种逻辑控制，在设计系统的过程中需要花很多时间在系统方案可行性分析上，这种控制方式显然已经不适合现代高性能电机控制器的发展要求。
第二章PMSM的数学模型及矢量控制
2.1永磁同步电机的数学模型
迄今为止，广泛使用在交流同步电机调速系统控制的策略主要有矢量控制策略和直接转矩控制策略。矢量控制策略保证实际负载对象的力矩要求，电机所产生的电磁力矩平衡，电机可以运行的转速较低，调速范围较宽。电机启动、制动时，电机所有的电枢电流均用来产生电磁力矩，从而可以充分利用电机的过载能力，提高电机启动、制动速度，保证电机具有优良的启动、制动性能、永磁同步电机矢量控制的基本思想是通过旋转坐标变换把交流电机等效成直流电机，再模仿直流电机转矩的控制方法，得到直流电机的控制量，最后经过相应的坐标反变换，就可以控制交流电机了。
经典的正弦脉宽调制（SPWM)控制主要期望尽量以接近IH弦波作为逆变器输出的电压波形，而未顾及到其输出电流的波形。对于永磁同步电机，输入三相对称弦电流的最终目的是让电机空间构成圆形的旋转磁场，使得产生的电磁转矩是恒定的。若对准这一目标，把交流电机和逆变器作为一个整体，按照跟踪圆形的旋转磁场来控制驱动器工作，这样的控制方法叫做磁链跟踪控制当给永磁同步电机供三相对称的正弦电压时，电动机的定子磁链空间矢量幅值恒定，并以恒定的转速旋转，磁链矢量的运动轨迹就会形成圆形的磁链圆（空间旋转磁场）。因此如果有一种方法，使得逆变器给电机提供可以变频、并使电机能形成定子磁链圆，那么就可以对交流电机实现变频调速。把逆变器与交流电机视为一个整体，以跟踪圆形旋转的磁场来控制驱动器的工作，这样的控制方法叫做磁链跟踪控制，由于这种方法是通过交替使用不同的电压空间矢量而获得磁链轨迹，所以又称“电压空间矢量 PWM (SVPWM，Space Vector PWM)。
第三章PMSM控制芯片IP核的设计.......... 15
3.1 FPGA幵发及控制芯片的片上架构.......... 15
3.1.1 FPGA开发流程 ..........15
3.1.2控制芯片功能架构.......... 16
3.2反馈处理电路设计.......... 17
3.2.1电流采样屯路设计.......... 17
3.2.2转速、位肾采样电路设计.......... 19
3.3 CORDIC算法电路设计.......... 21
3.4矢量变换电路设计.......... 23
3.5 SVPWM电路设计.......... 26
3.6 pr调节器电路的设计.......... 30
3.7本章小结 ..........33
第四章用户IP核的验证.......... 34
4.1电流采样IP核的验证.......... 34
4.2转速、位置采样IP的验证.......... 35
4.3 CORDIC算法IP核的验证.......... 39
4.4矢量变换IP核的验证.......... 40
4.5 SVPWM IP 核的验证.......... 43
4.6 PI调节器IP核的验证.......... 47
4.7本章小结.......... 48
第五章系统硬件电路设计..........49
5.1系统硬件架构.......... 49
5.2功率驱动单元设计.......... 49
5.3控制单元设计 ..........54
5.4本章小结.......... 56
结论
本文针对永磁同步电机进行矢量控制系统的研制，系统主要采用ALTERA公司的Cyclone III系列EP3C25Q240C8N型FPGA作为核心控制板，釆用三菱公司生产第五代PS21867型IPM作为逆变主器件。在FPGA中主要实现矢量控制算法数字硬件电路，通过坐标变换将互相耦合的信号解耦，实现独立的控制，使得对交流同步电机控制变的简单，在配合电流、转速、角度反馈电路，完成了整个永磁同步电机的矢量控制。在FPGA控制芯片数字电路设计中，主要以VHDL硬件描述语言和原理图相结合的方式来设计矢量控制算法中的坐标变换IP核、正弦脉宽调制IP核，数字PI调节器IP核、电流采样电路IP核以及转速、位置信号处理IP核。在这些模块中部分涉及到D触发器，减法以及乘法，采用软件中自带的D触发器，加法器和乘法器来实现。在IP核的验证中，主要通过Quartus II自带仿真器和第三方软件ModelSim仿真软件相结合方式对各个IP核进行功能仿真和时序仿真，最后对设计进行时序约束通过软件自带的逻辑分析仪实时观察各个数据和波形来验证IP核设计的正确性。在模拟电路设计中，主要包括FPGA最小系统的设计、驱动板的设计以及电流反馈信号和编码器信号调理电路设计。其中FPGA最小系统设计主要包括时钟电路、复位电路、电源电路、下载电路和键盘显示电路。驱动板电路设计包括整流电路、逆变电路、各种保护电路。
参考文献
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专业工程硕士毕业论文精选篇八
1绪论
1.1研究背景与意义
随着我国30多年的改革开放，国民经济得到快速的发展，我国不断加快城市化建设，大城市尤其是一线城市的人口密度越来越大。为了解决我国大城市的交通堵塞问题，改善人们的出行环境，我国国家建设部已明确指出要重点在大城市（百万人口以上的）发展城市轨道交通（地铁与轻轨）系统人我国“十五”规划到“十一五”规划，逐步增强了对轨道交通发展必要性的认识，“十一五”规划指出“率先对公共交通进行建设，对城市路网结构和公共交通场站加以完善，在有条件的大城市或城市群之间要优先发展城市轨道交通，要提前进行设计规划，在适当的时候进行建设” [3]。在国家的政策支持下，对城市轨道交通的发展具有很大的促进作用，并有从一线城市和省会城市向二三线城市发展的趋势，在未来几十年内，国内大中城市的轨道交通的发展具有良好的前景[4]。我国工程院施仲衡院士在谈到轨道交通发展时指出，目前有29个城市96条共计2200千米的轨道交通线路获得批复。正在规划轨道交通建设的还有18个城市，在“十二五”期间预计这47个城市的300条正在建设的和完成的城市轨道交通线路将达到3000公里[5]。发展城市快速轨道交通可以扩大内需，推动中国经济的发展，促进我国工业自动化领域的发展[6]。在轨道车辆设备中，转向架与客室车门是事关乘客安全的重要部件，轨道交通门系统是轨道列车非常重要的一部分，根据地铁运营部门统计，轨道车辆的客室车门是地铁运营中使用最多的车辆设备之一，由于门系统开启与关闭的次数比较频繁和列车在运行过程中人为的干扰，使得轨道列车在运营过程中门系统经常发生故障，频繁发生“侵客”事件，影响列车的正点运行和正常运行的秩序[7]，尤其在上下班高峰期，也不乏发生乘客伤亡的重大安全事故[8]。在我国，地铁运营时，超载的现象是非常普遍的，以上问题尤为突出。因此，轨道列车门系统的安全性与可靠性不仅是关系到乘客的人身安全的问题也是轨道交通能否持续、健康、稳定的发展的一个必要因素。
1.2轨道交通相关领域和技术的国内外发展现状
1.2.1轨道交通国内外发展现状
在城市中，城市快速轨道交通是指大运量的有轨公共交通运输系统[10]，简称轨道交通。轨道交通因其安全、快捷、节能和大运量等特征备受各大城市的青睐。在1863年第一条地下铁路运营路线在英国伦敦通车距今已有将近150年的历史，随后欧美等一些国家和城市纷纷借鉴，在1863年到1924年期间，地铁在全世界的13个大城市得以建设，同时有轨电车也在很多城市发展起来，城市轨道交通在这一时期发展较快。在1924年到1949年期间，由于汽车工业的发展、二战的爆发、轨道交通的巨大投资以及较长的建设周期等缺点，使轨道交通的发展变慢甚至出现萎缩，在这期间地铁仅在5个城市进行了建设。在1949年之后到1969年之间，由于各国的小汽车工业迅速发展，使得交通拥堵问题口益严重，在这一阶段，城市轨道交通又重新受到了重视，在这二十年期间，包括屮国在内的17个国家修建了地铁，这使得城市轨道交通的发展进入复兴时期。从1970年至今，城市轨道交通开始高速发展，我国“十一五”规划明确确定了发展城市轨道交通的方针，同时，各种先进的技术如土建技术、制造技术、控制技术、微机电技术和通讯技术的高速发展极大程度的促进了城市轨道交通的建设[3]。我国由于技术相对落后、城市轨道交通发展起步较晚，在上世纪50年代规划建设北京地铁交通网络。全程54Km的一期北京地铁工程于1965年到1976年建成，之后以人防作用为目标进行了天津地铁和哈尔滨人防隧道工程的建设。在80年代末至90年代初，我国仅在大城市如北京、上海和广州等有发展地铁的规划，这是我国轨道交通的发展阶段。在上世纪90年代，很多省会城市准备建设地铁，因为同时期提出建设地铁的城市多且成本极高，国务院于1995年12月发布国办60号文，停止审批各城市建设地铁的项目。同时，国家计委对城市轨道交通设备的国产化开始制定相关政策[11]。在1999年以后国家在政策上幵始鼓励大中城市进行轨道交通的建设，已有10个城市建设有城市轨道交通，新申请准备建设地铁的城市还有8个，中国迎来了城市轨道交通建设的高潮时期并且在以后的儿十年还会持续稳定的发展[4]。
2轨道交通智慧门控制系统总体方案论证
轨道交通智慧门控制系统是应用在地铁或者是城市轻轨上的，具有其特殊性，在本章节中，首先指出现有的EDCU存在的问题，在这基础上分析了智慧门控制系统的功能、性能和信息需求，确定了门控系统的性能指标，其次，进行了以STM32系列的ARM芯片为主控芯片的方案设计，并给出了门控系统的总体结构框图，从而确立了轨道交通智慧门控制系统的研究方向。目前城市轨道车辆自动门系统的控制系统由EDCU、执行器件、检测器件等组成，其核心部分是EDCU。门系统的运行由EDCU来控制和驱动无刷直流电机的运转来实现对门的开关等动作。EDCU需要实现的功能有：控制电机按要求实现门的动作、响应门控指令、门状态监控、故障检测与存储、与计算机的连接(用于故障检测、EDCU状态显示、参数设置等)等。门控制器安装在每一套门系统上用以控制地铁门的运动，轨道列车门控制系统是典型分布式控制系统。地铁车厢每侧的控制器在地铁列车到站时都将完成一次幵关门动作，所以每侧门控制器中完成的功能相同，对于控制器而言，电源模块与通讯模块（除编址不同）软硬件完全一致，驱动部分硬件相同而参数可能会因单体结构的区别而不同。通过以上分析，可以对原有门控系统的结构进行优化，将单节车厢内多个门控制器的相同部分进行集成，同时采取冗余热备的架构进行门控系统的设计，这样不仅可以提高门控系统的可靠性还可以降低整个系统的总成本，并且还可以减轻车内控制器网络负载，提高车内门控系统网络的可靠性与实时性。
3轨道交通智慧门控制系统关键技术研究.......... 14
3.1基于FPGA切换逻辑的双CPU冗余热备.......... 14
3.2基于遗传算法优化的无刷直流电机模.......... 21
3.3本章小结..........32
4轨道交通智慧门控制系统硬件设计 ..........33
4.1轨道交通智慧门控制系统硬件设计.......... 33
4.2电源模块硬件电路设计.......... 35
4.3通讯模块硬件电路设计.......... 36
4.4存储模块硬件电路设计.......... 38
4.5人机交互模块硬件电路设计.......... 39
4.6无刷直流电机驱动模块硬件设计.......... 42
4.7本章小结.......... 44
5轨道交通智慧门控制系统软件设计.......... 45
5.1智慧门控制系统软件开发平台.......... 45
5.2通讯接口软件设计 ..........45
5.3电机驱动模块软件设计.......... 51
5.4智慧门控制软件设计.......... 54
5.5其他模块软件设计.......... 57
5.6本章小结.......... 58
结论
针对目前轨道列车上的电子门控器存在的可靠性低，通讯抗干扰能力差和控制器和驱动器之间耦合度高不易维修等缺点，基于嵌入式控制系统，设计新一代的轨道列车智慧门控制系统。本文主要在以下几个方面进行研究并取得了一定的成果，包括：
(1)分析了轨道交通智慧门控制系统的功能、性能和信息需求，根据需求分析对智慧门控制系统的总体方案进行设计与论证；
(2)根据地铁运营部门的统计，发现EDCU的可靠性较低，为此，本文设计了基于FPGA切换逻辑的双CPU冗余热备结构，并对其进行数学上的分析与Matlab仿真，可以得到双CPU冗余热备结构的可靠性至少会提高1.5倍以上，并在Quartus II 7.2平台上进行了切换逻辑程序的设计并在实验室的FPGA开发平台上进行了仿真，实验表明，在出现故障时，FPGA可以完成双CPU的无间隔切换，保证了系统的正常运行，提高了智慧门控制系统的运行可靠性；
(3)由于无刷直流电机存在着参数不确定、纯滞后和非线性耦合等特性，不能对其进行精确的数学模型的建立，传统的如PID控制等算法很难适用，本文提出了基于遗传算法优化的无刷直流电机模糊控制技术，使用遗传算法对模糊决策表和量化因子和比例因子进行了优化，并在Matlab和专业电机仿真软件Vissim下进行建模和仿真，并与传统的PID控制进行了比较，发现使用遗传算法GA优化的模糊控制系统在无刷直流电机的控制方面具有更好的静动态性能，可以实现对无刷直流电机的更好的控制效果，在智慧门控制系统中能更好的实现相应的控制功能；
(4)在STM32嵌入式开发平台上进行轨道交通智慧门控制系统的硬件设计，包括通讯模块、存储模块、人机交互模块和无刷直流电机驱动模块的硬件电路的设计和相关元器件的选型，为智慧门控制系统成功的进行了硬件平台的搭建；
(5)软件是控制系统的灵魂，基于硬件开发平台，在Keil MDK开发环境下进行了智慧门控制系统软件设计，重点进行了通讯程序的设计和无刷直流电机驱动程序以及门控制功能程序的设计，对其他模块的程序也进行了相应的设计，实现了智慧门控制系统的相应的功能。
参考文献
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专业工程硕士毕业论文精选篇九
第1章 绪论
1.1 混合动力汽车整车控制策略概述
混合动力汽车的整车控制策略主要解决能量管理与扭矩分配两个关键问题。因此近年来对混合动力汽车整车控制策略展开了广泛的研究。国内外的专家学者提出了许多不同的控制策略，下面对目前混合动力汽车整车控制策略进行概述。
1.1.1 逻辑门限值控制策略
逻辑门限值控制策略其核心思想是确保发动机在高效率区工作。当发动机负荷很小，远离高效率区时，这时发动机关闭，只用电机驱动。当发动机负荷特别大时，这时电机助力，分担一部分负荷，使发动机尽量工作在高效率区。在这种控制策略中，发动机的作用是提供平均功率，电机的作用是提供动态功率。动态功率可以是正值也可以是负值。动态功率为正时电机起到助力的作用，动态功率为负时电机为发电机的功能，为电池充电。逻辑门限值基本工作原理如图 1.1 所示，当电池SOC值高时，这时如果车速低于规定的最低车速，发动机关闭，汽车只由电动机驱动。如果车速高于最低车速但是需求扭矩比规定的关断扭矩要小，也采取纯电动模式，防止发动机在低速低负荷工况下工作。如果需求扭矩大于发动机在高效率区所能提供的扭矩，这时电机助力，使发动机工作在高效率区。当电池SOC值低时，电机停止工作。如果需求扭矩小于发动机停止工作的门限值，此时发动机提供门限值扭矩，多余扭矩用来给电池充电。当需求扭矩大于发动机停止工作的门限值时，发动机提供的扭矩同时用来驱动和为电池充电[1-5] 逻辑门限值控制策略的优点是简单易行，可以使发动机尽量工作在高效率区并保证电池 SOC 在合理的范围内。缺点是控制策略的制定主要依靠设计人员的工程经验，对工况变化的适应能力差，控制比较粗略，不能达到最优。
1.1.2 基于最优控制理论的控制策略
基于最优控制理论的控制策略的核心思想是把混合动力汽车的整车控制问题看作是一个多阶段决策过程。在此类问题中，每个阶段采取的决策是与时间相关的。根据当前的状态进行决策，决策又导致状态的转移。这里的决策就是混合动力汽车的能量管理与扭矩分配，状态则是混合动力汽车的运行参数。一个决策序列，就是根据变化的状态得出来的，这里的决策序列就是混合动力汽车能量管理与扭矩分配过程中要寻找的最优控制。最优控制策略分为全局最优控制策略和局部最优控制策略。
1.1.2.1 全局最优控制策略
对于全局最优控制策略国外近年来研究比较多并且比较深入的是美国密歇根大学的Chan- Chiao Lin和HueiPeng等人。他们把混合动力汽车的整车控制当成在约束条件下，以燃油经济性和排放最优为性能指标的最优控制问题来解决。在求最优控制的解的时候，运用动态规划的方法，在特定的驾驶循环下，寻求扭矩分配和能量管理的最优解。用动态规划做全局最优的计算量很大，因此很难应用到实时控制中。实际Chan- Chiao Lin和HueiPeng等的目的也并非要用全局最优控制的方法来对整车进行实时控制，而是根据动态规划得出的全局最优计算结果分析和总结车辆扭矩分配和能量管理的宏观规律，确定动力总成工作模式的切换规律以及扭矩分配和能量管理的控制规则[6-9]国内对全局最优控制策略的研究主要是对国外研究的继承和发展。文献[10]在运用最优算法提取控制规则的基础上，利用人工智能算法对动力总成工作模式切换规则的控制参数进行优化。文献[11]对混联式混合动力汽车EVT变速器结构参数及逻辑门限值控制策略的控制参数进行了优化。文献[12]根据全局最优化计算的结果提炼出模糊控制规则并用遗传算法对模糊控制的参数进行优化。还有一部分文献则专门针对动态规划的优化目标函数即性能指标进行深入的研究。[13-16]。在设计目标函数时考虑的因素更多更全面，使目标函数更能反映出对混合动力汽车经济性、排放以及驾驶性能等更多方面的要求，从根本上提高了全局最优控制的质量。全局最优控制计算可以得到最理想的控制策略，但问题是要进行全局最优控制计算必须已知驾驶循环工况，这在车辆实际运行过程中不易实现。动态规划的计算量很大，要实现实时的全局最优计算在车辆实际运行过程中也是无法实现的。因此，国内一些学者提出了通过借助车载导航及卫星定位系统来预测未来一段车辆运行状态，把全局优化转换成预测视距内的局部优化[17-20]。
第2章 驾驶意图识别方法
2.1 驾驶意图识别的研究现状
国内对驾驶意图识别的研究主要集中在自动变速器换挡策略和车辆起步时离合器的控制上[54-61] 文献[54]-[58]主要是对驾驶意图识别方法进行研究，从而准确识别驾驶员的驾驶意图，根据驾驶意图制定自动变速器换挡策略。这些文献中驾驶意图识别的方法大体相同，都是运用模糊推理来进行驾驶意图识别，只是识别参数各有不同。文献[54]提出通过节气门开度及其变化率和车辆加速度反映驾驶员的驾驶意图，从而确定无级变速器的目标速比。文献[55]通过油门开度、发动机转速和制动信号来识别驾驶意图，从而制定装载机的自动换挡策略。文献[56]和[57]提出通过油门开度、油门开度变化率、车速、车辆加速度、发动机转速、制动时间和档位来识别驾驶意图，从而确定自动变速器换挡策略。文献[58]提出了道路条件和驾驶意图的模糊识别方法。以油门开度、油门开度变化率、车速、车辆加速度、刹车频率、刹车累计时间、方向盘转角作为识别参数对道路条件及驾驶意图进行识别。文献[59]-[61]主要研究如何识别驾驶员起步时的意图，根据识别结果对离合器进行控制。识别参数仍为模糊推理，识别参数及模糊推理规则的制定则各有不同。文献[59]将能够表征车辆起步驾驶意图的油门开度、油门开度变化率和道路阻力三个参数作为起步意图的识别参数，为起步时离合器的控制提供依据。文献[60]提出以发动机目标转速和实际转速结合节气门开度及其变化率为参数识别车辆的起步意图。文献[61]则用驾驶过程中的油门开度和油门开度变化率推断驾驶员的驾驶意图，对双离合式自动变速器起步过程进行控制。可以看出国内对驾驶意图识别的研究主要针对自动变速器及离合器的控制。针对混合动力汽车驾驶意图识别的研究还很少。但是国内目前驾驶意图识别的研究成果为混合动力汽车驾驶意图识别的研究打下了基础。无论是识别的方法还是参数的选择，这些文献都具有很强的借鉴意义。
第 3 章 基于驾驶意图识别的混合动力汽车.......51
3.1 基本驱动控制策略 .........51
3.2 基于加速意图紧急程度识别...51
3.2.1 驾驶员需求扭矩计算方法.........51
3.2.2 修正系数的求解方法.....52
3.3 基于驾驶风格识别的驱动控制策略优化 .........54
3.4 基于驾驶意图识别的驱动控制策略仿真实验 .......58
3.5 本章小结 .......76
第 4 章 基于驾驶意图预测的控制策略 .....77
4.1 基于马尔可夫链的驾驶意图预测方法 .......77
4.1.1 马尔可夫过程及其概率分布.....77
4.1.2 基于马尔可夫链的驾驶意图预测方法.......78
4.2 基于驾驶意图预测的随机动态规划控制策略 .......80
4.2.1 目标函数及状态转移方程.........81
4.2.2 随机动态规划算法.........83
4.3 仿真实验 .......85
4.4 本章小结 .......89
第 5 章 基于制动驾驶意图识别的再生制动控制策略.....91
5.1 制动特性分析 .....91
5.2 基于制动驾驶意图识别的再生制动控制策略 .......97
5.2.1 基于ECE法规的电机再生制动力上限 .......97
5.2.2 基于制动驾驶意图识别的再生制动....98
5.3 仿真实验 .....101
5.4 本章小结 .....103
结论
本文结合国家“863”计划项目“一汽解放牌混合动力客车新型整车技术开发”及吉林省科委、一汽集团、吉林大学联合行动项目“一汽第二代混合动力客车关键技术预研”，以如何能更好的解释驾驶员的驾驶意图为出发点，把驾驶员的驾驶意图及风格的识别和预测作为研究整车能量管理策略的基础。对如何识别和预测驾驶员的驾驶意图及驾驶风格进行了深入的研究，并根据识别和预测的结果对控制策略进行了优化研究。主要研究内容包括：
1. 对驾驶意图及风格识别方法进行了详细论述。对驾驶意图进行了分类并且确定了驾驶意图识别参数。说明了驾驶意图及风格识别的理论基础，并且建立了驾驶意图及风格模糊识别的隶属函数及模糊推理规则。搭建了基于 MATLAB/SIMULINK的驾驶意图及风格模糊识别模型。为了验证驾驶意图及风格识别方法识别驾驶意图的准确性，对驾驶意图识别方法进行了实验验证。基于模糊神经网络对驾驶意图识别模块的部分参数进行了优化，提高了驾驶意图识别模块对驾驶员驾驶意图识别的准确性。
2. 根据驾驶员驾驶意图识别结果，提出了整车需求扭矩模糊计算方法，使整车需求扭矩的计算结果能更符合驾驶员的驾驶需求。针对不同风格的驾驶员制定了不同类型的整车控制策略，整车控制策略可以根据不同风格的驾驶员进行在线调整，使整车控制策略具有自适应性。对整车控制策略进行了仿真实验。
3. 提出了基于马尔科夫链的驾驶意图预测方法。通过大量重复实验和对实验数据的观察分析，对车辆运行过程中驾驶员的驾驶意图进行数理统计，得出驾驶意图一步转移概率的统计规律性，得到了驾驶意图马尔科夫链的一步转移概率矩阵。提出了基于驾驶意图预测的随机动态规划混合动力汽车控制算法。通过仿真实验将基于驾驶意图预测的整车控制策略与其它几种控制策略进行了对比。
4. 对混合动力客车的制动特性进行了分析，得到了混合动力客车制动力分配系数的下限值及在 ECE 制动法规限制下电机再生制动力的上限值。根据驾驶员制动意图的识别结果优化了期望制动强度的计算方法。提出了基于驾驶员制动意图识别的再生制动控制策略，并进行了仿真实验。
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专业工程硕士毕业论文精选篇十
第 1 章 绪论
1.1 课题研究背景
能源短缺一直是全球面临的最重要的问题，作为不可持续能源的石油更是世界各国最关心的问题[1]。图 1.1 是全球石油探明储藏量与开采量走势图，从中可以看出，石油开采很快就会达到峰值，到本世纪中叶，也即 2050 年左右，石油资源将会开采殆尽，石油价格会升到很高，如果其它能源还无法替代石油，就将引发全球规模的能源危机，甚至发生战争。对于我国而言，到 2025 年，石油缺口将达到在 4 亿吨左右，而石油的产量想要大幅增长已不可能，石油进口将成为主要方式，届时我国的石油进口量将超过 4 亿吨。我国是石油消耗大国，而汽车又是消耗石油资源的首要工业产品，图 1.2 给出了我国机动车在石油消耗中所占的比重，可见机动车的石油消耗量已经占到我国石油消耗总量的 60%。随着工业及科技的发展，汽车逐渐成为生活必需品，而传统的汽车在消耗大量石油的同时，各种问题也随之而来，包括：石油储备、空气污染、温室效应、城市交通等等，图 1.3 展示了汽车所带来的问题。汽车消耗掉石油产量的一半以上，尾气污染达到了空气污染的 60%以上，二氧化碳的排放导致全球每年近 2℃的温升，使冰川急剧融化，海平面升高，城市的交通拥挤已经成为有目共睹的难题[2]。
1.2 汽车产业面临的转变
目前，由于全球很多国家都在环境保护方面提出了更加苛刻的要求，世界各国的汽车生产厂家已经越来越多的关注新能源汽车的研发与制造，通过改变传统汽车对石油的依赖以及加大各种清洁新能源的有效合理利用，来实现汽车产业对能源需求的减少，同时降低甚至消除汽车所带来的环境污染等问题。电动汽车以其清洁、节能的特点，在新能源汽车中占有了无与伦比的优势地位。它在行驶过程中不消耗石油燃料，能量转换效率比传统汽车高一倍多，没有任何排放污染、热辐射低、噪声小，同时电动汽车的结构简单，维护与保养方便，体积小巧，可以缓解城市交通拥挤的现状。因此，电动汽车是未来汽车工业发展的主要方向，电动汽车的研发与应用将开创汽车产业发展的新格局[3~12]。
1.3 轮毂电机驱动电动汽车概述
20 世纪 90 年代以来，以美国为首的发达国家制定了一系列严格的汽车尾气排放标准，以减少汽车产业对能源以及环境带来的不利后果。伴随着新材料和新能源技术的发展，电动汽车作为一种零排放的汽车，成为了各大汽车厂商角逐的焦点。福特公司于 1991 年开始开发 Think city 电动汽车，通用公司于 1996 年开发出无尾气、益于环保的电动汽车 EV1，日本的丰田和本田公司也相继研制和生产了各种车型的电动汽车。上述电动汽车，只是用电动机代替了传统的发动机，在排放、噪声、能源利用率等方面都较传统汽车有了长足的进展，但并没有从根本上改变传统汽车的结构特点，传统汽车上的一些繁琐的力传动机构仍然占用了本来就很小的汽车空间[13]。上述种种原因影响了电动汽车的发展与应用，而采用轮毂电机独立驱动的电动汽车在诸多方面都有相当大的优势和特点，更能够在电动汽车发展上得到推广和应用[14~15]。
第 2 章 车辆动力学模型的建立
计算机仿真作为现代科技发展的产物，其在工程领域有着十分重要的作用。它能够缩短控制系统设计与调试时间，减少设计经费，同时对系统的准确性和稳定性具有预测功能，可以方便地对所设计系统进行修改和校正。轮毂电机驱动电动汽车 ABS 联合制动是一个实时的历程，它不仅与液压制动有关，还与电机能量再生制动有关，通过对该制动系统建立仿真模型，采用相关的计算机模拟仿真软件进行仿真，将得到的数据作进一步的整理与分析，能够很大程度地减小系统的设计时间，并可以对设计的控制系统进行优化，对进一步硬件在环试验以及实车实验提供比较准确的控制系统支持。本文采用 AMESim 软件对车辆动力学系统进行了仿真建模，建立了车辆十五自由度模型；利用 Matlab/Simulink 进行了控制系统设计；通过二者的接口技术将模型与控制系统连接[75~77]。
2.1 AMESim 软件概述
AMESim 是由法国的 IMAGINE 公司在 1995 年推出的主要针对机械和液压系统从模型建立、仿真模拟到动力学性能分析的强大软件，其包含了该公司的专利技术并为工业设计提供了超强的交互能力。同时，它还为用户提供了面向实际应用的解决方案[78~80]。AMESim 作为多学科领域的建模仿真平台具有以下一些优点：1、AMESim 拥有鲁棒性极强的智能求解器，能够根据模型的数字特征自动选择最佳的积分方法，并在不同的时刻根据系统的特点对积分方法进行切换和步长的修正，提高了仿真精度。间断点的问题也被其内嵌的不连续性处理工具解决。2、AMESim 中的基本元素是从物理系统中提取的构成工程系统的最小要素，这使得用户可以用最少的要素完成结构和功能非常复杂的模型。3、AMESim 使用工程技术语言，因此工程技术人员可以快速地进行模型建立与仿真。4、用户可以利用 C 或 FORTRAN 语言进行 AMESim 二次建模。
第 3 章 电液联合制动系统制动力分配策略研究 .....49
3.1 制动力分配理论.....49
3.1.1 前后制动器制动力分配 ........49
3.1.2 理想制动力分配曲线 ......51
3.1.3 ECE 制动法规对制动力分配的要求......53
3.2 电液联合制动的制动力分配策略 .......54
3.3 四轮毂电机驱动的电动汽车制动力....... 61
3.4 路面识别策略研究.......68
3.5 制动模式决断方法.......70
3.6 本章小结.....70
第 4 章 模糊自整定 PID 控制算法研究.........71
4.1 模糊控制理论基础.......71
4.1.1 模糊集合........ 71
4.1.2 隶属度函数.... 72
4.2 模糊控制器设计.....74
4.3 模糊自整定 PID 控制方法的建立 ......82
4.4 本章小结.....89
第 5 章 电液联合制动控制系统仿真与分析 .......91
5.1 AMESim 整车及液压系统模型 ....91
5.2 基于逻辑门限值方法的电机....92
5.3 基于模糊自整定 PID 控制的电液联合......96
5.4 本章小结.....104
结论
本文主要做了以下方面的工作：
一、建立车辆动力学模型。建立了车辆的轮胎、电池、电机、液压制动以及空气动力学模型等，通过建立的车辆各部分模型以及整车数学模型，提出了车辆动力学模型的总体方案。在 AMESim 软件中建立了十五自由度的整车模型，作为进行 ABS 仿真的车辆动力学模型，为 Simulink 中的控制系统提供信号输入以及接受控制系统的反馈信息，实现本文研究的四轮毂电机独立驱动电动汽车的 ABS 仿真。
二、电液联合制动的制动力分配策略。介绍了制动力分配理论，对电液联合制动的制动力分配进行了相关研究，提出了本文的制动力分配策略；给出了一种路面识别算法并对制动模式的判断方法进行了说明。
三、模糊自整定 PID 控制策略研究。给出了模糊控制的理论基础，介绍了模糊控制器的原理、设计方法以及模糊控制理论在系统中的运行流程；对 PID 控制原理及参数整定等作了阐述；介绍了三种典型的模糊-PID 控制方法。详细阐述了本文模糊自整定 PID 控制方法的设计过程及相关参数设置。
四、离线仿真与分析。分别给出了在 AMESim 中建立的十五自由度整车模型和液压制动模型。建立了基于逻辑门限值方法的纯电机防抱死制动控制系统并进行了仿真；针对本文研究的模糊自整定 PID 控制电液联合制动进行了冰路面、雪地、干沥青路面和湿沥青路面等不同路面系数下的仿真。在对接路面方面，进行了湿沥青路面到压实雪地的制动防抱死仿真。仿真结果表明，设计的控制方法能够很好地实现车辆的联合制动防抱死控制功能。通过对逻辑门限制方法与本文研究的控制方法的仿真结果的分析可以得出，本文研究的控制方法较前者在电液联合制动方面有较大的优势，在防抱死制动时，车辆系统的波动也较前者小很多，可以充分有效地利用电机进行防抱死控制，并能够对制动能量进行回收。
五、硬件在环仿真试验研究。通过对课题组原有传统车辆 ESP 硬件在环测试系统进行重新设计与改造，搭建了基于 dSPACE 的电轮汽车联合制动硬件在环仿真试验台，并进行了轮毂电机驱动电动汽车制动防抱死试验研究。
参考文献
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