某型AUV对转电机子群协同多目标粒子群优化

某型自主水下航行器(AUV)需要一种高效、小质量的对转电机,同时要求电机在尾段密闭条件下可长时间航行。针对这一问题,从电机计算模型和多目标优化算法两方面,提出基于电磁一热耦合模型和子群协同的多目标粒子群帕累托最优(MOPSO)设计方法。该模型使用气隙磁场解析法进行电磁计算,使用等效热网络法计算电磁一热耦合情况下的电机温升。利用计算流体力学(CFD)方法计算旋转部件及航行器壳体的对流换热系数,以解决对流等效热阻计算不准确的问题。最后以效率和质量为优化目标,电机温升和几何条件及磁路磁密为约束条件,使用改进的MOPSO方法进行优化,并将优化结果与NSGA-Ⅱ算法优化结果进行比较,结果表明该方法能够获得更接近于真实帕累托前沿的解集,且解集分布性良好。制作样机后进行试验,功率、转速、效率、质量等指标均满足要求,且尾段密闭条件下5h负载温升符合要求。     

高空远程滑翔鱼雷控制系统设计与仿真

针对已有的滑翔鱼雷进行改进,提出一种新型的高空远程滑翔鱼雷.这种滑翔鱼雷通过加装在鱼雷腹部的助推火箭进行低空突防,以实现远距离打击敌方潜艇的目的.分析高空远程滑翔鱼雷的工作流程,分别建立了无动力滑翔段、低空突防段和反推减速段六自由度非线性运动学和动力学模型.指出三段弹道的特点,并进行弹道设计,提出控制系统的总体要求并设计各弹道相应的控制律.基于MATLAB Simulink中Air Weapons_Torpedoes工具箱设计仿真平台,结合总体方面计算出的流体动力参数对空中全弹道进行仿真.结果显示在该控制律下,高空远程滑翔鱼雷具有明显的增程效果和一定的突防能力,实现了预先设计的弹道.     

水下航行器非接触式电能传输技术研究

针对海流扰动及水下航行器定位精确度有限的问题,提出了一种适用于基站和水下航行器之间进行电能传输的电磁耦合器—环型铁氧体磁芯式电磁耦合器。应用有限元方法分析系统的磁场分布,计算间隙变化下电磁耦合器漏感和励磁电感。建立了含有补偿电容的电磁耦合器等效电路,进一步分析海流扰动下系统的电压增益和效率。应用理论模型对电磁耦合器性能进行分析,分析结果表明,环形电磁耦合器具有稳定的电压增益及效率。制作微缩模型进行试验,试验结果表明,该耦合器适用于水下航行器的非接触式电能传输。