舰船热脱扣器校验装置技术研究

热脱扣器是舰船电力系统和用电设备进行热动式保护设备的核心部件,根据使用情况,需要对其保护参数进行定期或不定期整定。根据舰船热脱扣器校验的特点和方法,分析了正弦波大电流发生方案、选相合闸、数据采集系统、控制系统原理等热脱扣器校验装置设计中的技术问题。     

脉冲性负载研究现状与展望

装备供电系统作为武器装备的能量保障,是野战条件下必不可少的供电设备,在现代化战争中,发挥着极其重要的作用。以相控阵雷达为代表的负载是在武器装备中应用最广泛的脉冲性负载,其脉冲周期通常为几十或数百毫秒,通过机电控制难以及时响应脉冲负载功率的变化,从而易对军用供电系统造成电压波动、频率波动、电流谐波污染等电能质量问题。基于此,介绍了脉冲负载概况和研究现状,并根据脉冲负载的运行特性,分析了其对军用供电系统的影响。总结了针对该问题的管理控制策略,并提出了脉冲负载研究中当前存在的问题以及未来发展方向。     

基于瞬时无功理论的谐波电流检测法原理及内在联系探究

从数学角度推导3种检测方法（p～q法、ip-iq法、d—q法）所用变换的本质，在电网电压无畸变时，3种谐波电流检测方法是等同的，都能对非线性负载产生的谐波电流进行有效补偿，只是延迟稍有不同。当电网电压发生畸变时，p—q法在电网电压为非理想电压下检测误差很大，而另2种方法由于检测的是电源正序基波分量的正余弦单位矢量，故理论上电压的畸变对检测不产生影响。     

战术武器电动舵系统用电精细化设计

针对战术武器舵系统用电设计余量大的问题,提出了一种基于控制数据分析的电动舵系统用电精细化设计方法。该方法首先根据制导和姿控数据对舵系统的负载力矩、角速度、角加速度进行精确分析,然后基于舵系统功率平衡方程和力矩平衡方程对舵系统电流变化精确分析计算;最后基于精确分析的电流变化确定舵系统的正常工作电流和峰值工作电流范围。与传统分析方法相比,额定电流降低了70%,峰值电流降低了33.3%,初步验证了精细化设计方法的有效性。     

基于时频面霍夫变换的谐波族检测算法

由声学方法进行直升机等目标的探测时,以往算法大多没有充分利用其谐波性质。针对此问题,提出了基于时频面霍夫变换的谐波族检测方法。使用谐波小波变换方法求得含噪声谐波族信号的时频分布,并进行Hough变换;基于频率分集融合处理技术将各阶谱线在变换域的强度综合,作为对目标的检测量。仿真计算结果表明,该方法能准确检测出谐波族信号基频及其变化率,并在信噪比较低时依然提供幅度较高的检测量,具有较好的应用前景。     

基于谐波小波的舰船辐射噪声线谱提取方法

针对传统方法在低信噪比情况下难以准确提取舰船辐射噪声线谱成分的问题,提出一种基于谐波小波变换的高分辨线谱提取方法。通过对舰船辐射噪声信号进行谐波小波变换,将其正交、无泄漏地分解到相互独立的频段上,提取线谱所在频段的谐波小波系数且将其它频段置零,进而在时域重构出线谱信号,实现信号与其它成分的分离。实验分析结果表明:该方法对背景噪声有较好的抑制作用,提取微弱线谱信号的能力和精度优于FFT分析方法,比传统FIR滤波器方法性能提高了约5dB,有利于辐射噪声特征线谱的提取。     

基于Hough变换的水中气泡群特征参数提取方法研究

舰船气泡尾流场特征检测是舰船隐身性能研究和尾流自导鱼雷制导效能研究的基础,目前用于水中气泡群特征检测的方法主要是基于高速摄影的图像采集法。针对舰船尾流气泡群图像背景噪声大、气泡重叠度高的特点,提出一种基于改进Hough变换的气泡群特征参数提取算法,实现对大数密度、多重叠水中气泡群图像气泡检测及气泡半径分布计算。用上述方法检测实验室采集到的水中气泡群图像的气泡数及尺寸分布,并与图像实际气泡数进行比对,检验了所提算法准确性,为舰船气泡尾流场特征检测提供了新的思路和手段。     

电磁永磁混合悬浮的零功率控制

基于电磁永磁混合悬浮系统局部线性化设计零功率悬浮控制器,将电流积分项视为外环独立控制.其电流反馈采用最速电流环的思想,使线圈电流能快速跟踪控制电压变化,减少电感滞后作用.根据不同负载质量对应的最优控制参数及其实现零功率悬浮时对应的间隙,设计变负载质量条件下PD环参数的自适应机制.     

基于点电荷模型的腐蚀相关静电场快速预测方法研究

针对舰船腐蚀相关静态电场实时预测难的问题,提出了基于点电荷（电极）模型的快速建模方法。对舰船的结构进行合理分区,通过计算混合电位值确定电极的极化状态;在电极极化曲线及电化学系统电流和为0的准则基础上,建立了点电极电位和电流之间的函数关系;利用最小二乘算法计算点电极的电流值,并根据点电荷3层模型下的电位计算方法预测舰船腐蚀相关静态电场;分别利用仿真数据和船模试验数据对所提方法的有效性进行了检验。结果表明,所提方法能够实现对舰船腐蚀相关静态电场进行快速预测。     

砂土底质浅水条件下实船地震波的检测试验

舰船低频辐射噪声在浅海的海底岩土层中引起的弹性波被称为舰船地震波,可用于识别舰船目标。为了探讨砂土底质浅海环境下舰船地震波的检测距离和信号特征,利用三分量微幅地震波检测仪,在砂土底质的内陆河道开展了实船地震波检测试验,获取了多个批次随机船只的地震波检测数据。实船地震波检测数据的时频图结果表明,在砂土底质浅水条件下,地震波信号的竖直分量传播距离相对水平分量较远,远距离地震波信号的频率成分主要为螺旋桨的轴频和倍频,多数船只基于地震波线谱的探测距离能达到1 000 m以上。     

电源系统的谐波干扰分析与抑制技术

谐波源分电流型和电压型2类.电流型的抑制采用滤波器分流,即通过滤波器电感和电容的谐振,形成低阻抗并为谐波电流提供通路,以降低进入电网中的谐波电流.而电压型谐波源的抑制则采用并联型滤波器分压,通过滤波器电感和电容的并联谐振,形成高阻抗,抑制降低电路中谐波电流在电网中所形成的谐波电压.2种谐波都可采用无源和有源滤波两种形式抑制.     

基于滤波器组的船舶静电场跟踪

针对船舶静电场跟踪中先验信息缺失的问题,引入滤波器组方法,提出了一种新的船舶静电场跟踪算法。建立船舶静电场跟踪的状态空间模型,用水平电偶极子对船舶静电场进行建模;以渐进更新扩展卡尔曼滤波为基本滤波单元,采用一组滤波器对目标进行跟踪;根据电场计算公式设计滤波初值,并利用最大似然法确定可靠的跟踪轨迹。仿真和海上电偶极子跟踪实验表明,滤波器组方法能够有效地解决先验信息缺失条件下的船舶静电场跟踪问题,最大似然选择法能够筛选出正确的跟踪轨迹,在跟踪过程中滤波算法对方位信息更加敏感。     

基于Rao检测器的舰船轴频电场滑动门限检测方法

为实现非高斯背景噪声和低信噪比情况下的舰船轴频电场检测,提出一种基于Rao检测器的滑动门限检测方法。基于信号源特征建立信号模型,在对水面浮动平台测量背景下环境噪声非高斯特性分析基础上,采用混合高斯模型对噪声进行建模;在检测过程中,实时估计混合高斯噪声模型参数和Rao检测统计量,并将前一段时间的平均Rao检测统计量作为门限,实现滑动门限检测。为验证所提方法的有效性,采用仿真计算的方式,证明Rao检测方法相比于能量检测方法的优势;根据实测数据,对比滑动门限Rao检测方法与滑动功率谱检测方法的性能差异。结果表明,滑动门限Rao检测方法能够有效抑制环境非高斯噪声影响,相比滑动功率谱检测方法具有更好的检测效果。     

基于相关分析的船舶轴频电场实时检测算法

针对现有船舶轴频电场检测算法计算量大等问题,提出一种基于相关分析的船舶轴频电场实时检测算法。该算法利用海洋环境电场和船舶轴频电场水平两分量的相关性差异,提取检测电场信号水平两分量的相关系数为特征,采用滑动检测方法对船舶轴频电场信号进行实时检测。实测数据的验证结果表明:该算法在高信噪比和低信噪比情况下均能较好地检测到目标信号,且不会出现虚警,可用于引信对目标的检测。     

特种车辆电驱动系统的预测直接功率控制策略

针对脉冲宽度调制 (PWM)整流器在特种车辆电驱动系统中电流谐波及功率脉动大的问题,提出新型预测直接功率控制策略。在传统控制策略基础上设计电流观测器,通过预测控制方法估测出由系统参数失配造成的扰动并进行实时补偿,再经电流预测计算得出下一时刻的预测电流值。建立三相PWM整流器的动态模型,通过所设计的电流观测器预测电感变化后的电流值,并将其与电流的实际值作比较,经过估计系统扰动方式补偿系统误差。仿真和试验结果表明,该PWM整流器预测直接功率控制策略能有效抑制电流谐波分量以及功率脉动,实现电感参数变化条件下的正常工作,便于控制策略在特种车辆电驱动系统中实现,且能更好地提高特种车辆电源品质。     

考虑船体涡流影响的舰船消磁线圈电感计算方法

舰船消磁线圈的电感值是影响消磁电源系统设计的重要因素。针对舰船结构复杂、船体涡流去磁效应显著等特点,提出一种基于时谐磁场仿真的消磁线圈电感计算方法,利用三维时谐磁场仿真提取线圈端电压和电流的实部和虚部,并根据阻抗相量表达式确定线圈电感值。重点分析壳体涡流的趋肤效应对电感计算结果的影响规律,提出壳体网格优化控制方法,计算实尺寸航母消磁线圈的电感,并对其影响因素进行分析。分别设计空心线圈电感解析计算模型和航母消磁线圈电感物理缩比模型,并对缩比模型电感进行实测。研究结果表明,空心线圈电感计算相对误差仅为1.8%,缩比模型的自感和互感计算的最大相对误差分别为7.1%和17.2%,有力验证了所提方法的有效性,为舰船消磁电源的设计提供了参考依据。     

基于随机共振的穿墙探测信号检测研究

推导了连续波体制的穿墙探测器回波信号表达式，对探测器实验数据的验证表明，回波信号与简谐振动模型吻合良好；应用随机共振的方法对穿墙探测器回波信号进行处理，具体采用了非线性双稳系统和二次采样随机共振方法，结果表明信号回波增强，与噪声差别增大；在谱域应用单元平均恒虚警率处理门限法，对经过或未经过非线性双稳系统的信号检测率和虚警率进行了仿真比较，结果表明回波经过非线性双稳系统后信号检测率提高，在一定噪声功率范围内虚警率降低。     

基于MAX262的程控滤波器的实现

分析了CMOS双二阶通用开关电容有源滤波器MAX262中心频率f0、品质因素Q和工作方式,以及采用MAXIM滤波器设计软件补偿偏离连续滤波器参数的方法。介绍了自动测试系统中基于MAX262的程控滤波器的设计原理及流程,给出了具体电路及程序。详细说明了MAX262的f0和Q编程、振荡器和时钟输入、微处理器接口。并提供了炮口冲击压力场测试系统中,采用MAX262构成的截止频率为3kHz的四阶巴特沃思低通滤波器的应用实例。     

轴频电场与静电场一体化腐蚀相关电场隐身方法研究

为降低舰船腐蚀相关电场信号,分析电流补偿方法对轴频电场信号和主动轴接地(ASG)技术对静电场的影响,基于电流补偿与ASG之间的关系,提出轴频与静电场一体化的电场隐身控制方法。把ASG系统的补偿电流值视为船体的轴电流值,并将电流补偿方法中补偿电流与轴电流之间的比值κ作为电流控制量,实现了先轴频电场隐身、后静电场隐身;研制轴频电场与静电场一体化电场隐身控制原理样机,通过模型试验和海上试验结果对轴频电场与静电场一体化控制方法的性能进行检验。结果表明：该方法能够有效降低静电场与轴频电场信号。