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NSERC-Toyota-Maplesoft联合研究项目
- 基于数学模型的建模和设计

 

2009年6月,Maplesoft公司与University of Waterloo,the Natural Sciences and Engineering Research Council (NSERC),Toyota公司签署协议建立合作伙伴关系,合力开发新的物理系统建模方法和工具。Dr. John McPhee担任该产业研究联盟主席,同时他也是University of Waterloo系统工程系教授,the Waterloo Centre for Automotive Research(WatCAR)执行主任。

项目宗旨

Maplesoft公司总裁Jim Cooper(左一)和加拿大总督David Johnston阁下(右一)在NSERC颁奖典礼上目前工程设计使用计算机模型分析不同的产品概念和评估它们的性能。遗憾的是,大多数现有模型都是数值的,隐藏了大量数据背后的物理规律。一个更加科学的系统建模方式是使用数学,这个研究项目的主要目的是开发必要的理论和计算机算法实现数学方式创建工程模型,并且模型可以很容易地查看和同事之间分享。这将加速新产品的“基于模型的设计”,这种方法正在让汽车行业受益,能够让开发更有效率以及基于消费需求开发。Dr. John McPhee和他的团队、与Maplesoft公司的计算机专家、Toyota公司的工程师们正在合作开发这些基于数学的模型和计算机仿真,重点是汽车应用,如车辆动力学、动力总成、混合动力汽车。

该项目赢得了加拿大自然科学和工程研究理事会(NSERC)Synergy Award 2013:http://www.maplesoft.com/company/publications/articles/view.aspx?SID=153501

这一突破性的工作成果部分已经通过公开的研究论文和共享模型分享给全球工程师们。

研究论文和模型


下面是该项目的一些研究成果,大部分论文包含模型。注意,这些模型是在当时MapleSim版本下完成的,在最新的MapleSim版本中并没有测试。


授权:你可以使用这些模型用于私有的、非盈利目的的研究或开发工作。如果你对这些应用感兴趣,我们欢迎用户联系Maplesoft或中国代表处莎益博公司,我们可以协助你更新或扩展这些模型。


发动机

Mean value engine model including spark timing for powertrain control application
2013 SAE International
下载模型 (注:使用MapleSim 4创建)


变矩器

Math-Based Modeling and Parametric Sensitivity Analysis of Torque Converter Performance Characteristics
2011 SAE International

 

Modeling Torque Converter Characteristics in Automatic Drivelines: Lock-up Clutch and Engine Braking Simulation
A. Asi, N. Asad, J. McPhee, 2012
Proceedings of the 14th International Conference on Advanced Vehicle Technologies (AVT)
下载模型(使用MapleSim 4创建)


电池

Mathematical Modeling and Symbolic Sensitivity Analysis of Ni-MH Batteries
2011 SAE International


Simplification and order reduction of lithium-ion battery model based on porous-electrode theory
Journal of Power Sources 198 (2012) 329– 337
下载模型(使用MapleSim 4.5创建)


Dynamic modeling of electrochemical systems using linear graph theory
Journal of Power Sources 196 (2011) 10442– 10454
下载模型(使用MapleSim 4.5创建)


电动和混合动力汽车


Symbolic Math-Based Battery Modeling for Electric Vehicle Simulation
Proceedings of the ASME 2010 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference
下载模型(电池模型使用MapleSim 4.5创建,电动汽车模型使用MapleSim 3创建)


Mathematics-Based Modeling of a Series-Hybrid Electric Vehicle

Proceedings of the 5th Asian Conference on Multibody Dynamics 2010


Development of a High-Fidelity Series-Hybrid Electric Vehicle Model using a Mathematics-Based Approach
2011 SAE International
下载模型(使用MapleSim 4.5创建)


High-fidelity modeling of a power-split plug-in hybrid electric powertrain for control performance evaluation
A. Taghavipour, R. Masoudi, N. L. Azad and J. McPhee, 2013
Proceedings of the ASME 2013 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference
下载模型(使用MapleSim 4.5创建)


驾驶员


Optimal disturbance rejection control design for Electric Power Steering systems
2011 IEEE Conference on Decision and Control and European Control Conference


Study of Human Steering Tasks using a Neuromuscular Driver Model
N. Mehrabi, M. S. Shourijeh, and J. McPhee
Proceedings of 11th International Symposium on Advanced Vehicle Control (AVEC '12)


模型降阶


Reduction of a Vehicle Multibody Dynamic Model Using Homotopy Optimization
Archive of Mechanical Engineering. Volume LX, Issue 1, Pages 23–35


Using Gröbner bases to generate efficient kinematic solutions for the dynamic simulation of multi-loop mechanisms
Journal of Mechanism and Machine Theory 52 (2012) 144–157

 

MapleSim/Maple试用申请:http://www.cybernet.sh.cn/download.html


Dr. John McPhee介绍


Dr. John McPhee,教授,系统设计工程,University of Waterloo,NSERC/Toyota/Maplesoft产业研究联盟主席,基于数学的建模和设计。
Dr. John McPhee主要研究领域是多体动态系统,主要应用包括车辆的分析和设计、机电一体化设备、生物力学系统。他获得过许多荣誉,包括the Canadian Society of Mechanical Engineers颁布的卓越研究奖和I.W. Smith奖。Dr. John McPhee担任过the Waterloo Centre for Automotive Research执行主任,利用假期时间工作在Toyota密歇根州Ann Arbor技术中心。