红外用机械制冷机驱动电路的共模干扰机理

机械制冷机是提供红外载荷工作所需低温环境的主要设备,其驱动系统的传导干扰是影响红外载荷精度的重要因素。传导干扰中的共模干扰具有较高的分析难度,为研究其机理,以某红外用机械制冷机及驱动系统为研究对象,使用一种新型多物理域联合仿真的方法对共模干扰机理进行定量分析,并通过实验测试验证了仿真模型的准确性。最终对其干扰路径及干扰源特性进行了分析,并总结出共模干扰机理。结果表明:测试频段内制冷机的寄生参数是影响共模干扰通路的最主要因素,但随频率增加,输入输出电缆的寄生参数对干扰通路的影响逐渐增大,同时,干扰机理显示:系统产生的共模干扰最可能导致CE102标准在频段500 kHz~1 MHz干扰超限。     

红外制冷机驱动系统的电磁干扰滤波器设计与仿真

完成了红外制冷机驱动系统滤波器的设计与仿真。针对系统关键器件的特性,采用合理算法建立精确的联合仿真模型。并借助联合仿真模型提取分析了系统的干扰机理。基于阻抗失配理论分析了不同滤波器拓扑的插入损耗与源和负载阻抗间的关系。最终提出了一套基于干扰机理的传导干扰滤波器设计及优化方法,该方法有效地优化了滤波器的性能,并降低了设计冗余。通过实验验证了该方法的准确性与可行性。     

基于时滞LQR算法的风洞模型振动控制试验研究

为有效抑制风洞试验中飞行器模型的振动,利用气动力学与机械动力学的观点分析了风洞模型的振动原因及特点,并建立了风洞模型—测力天平—风洞支杆所组成的悬臂梁系统的二阶模型。针对飞行器模型振动控制中的时滞问题,分析了时滞现象产生的原因及对风洞试验飞行器模型振动控制的影响,并利用基于所测振动信号与作动器信号的基频傅里叶变换方法实现了基频处的时滞量辨识。基于辨识出的时滞量分别分析研究考虑时滞问题与未考虑时滞问题的风洞模型振动控制状态方程,并设计时滞补偿线性二次型调节器控制算法。搭建地面试验系统,通过地面锤击试验验证得知,相比未考虑时滞问题的线性二次型调节器,时滞补偿线性二次型调节器控制算法具有较好的控制效果,能够更加稳定有效地对风洞模型振动进行控制。     

一种基于模糊自适应的速度反馈主动抑振方法

为了实现对受到时变气动载荷扰动下悬臂梁式支撑结构振动的有效抑制,建立了基于压电作动器的振动主动控制系统并进行了试验研究。首先,分析了风洞模型振动主动控制的原理,并提出了一种内嵌于支杆内部的压电陶瓷叠堆式作动器的减振器结构;进而,提出了结构振动状态的评价指标,结合模糊逻辑设计了一种自适应变增益速度反馈控制方法;最后,搭建了试验验证平台,对主动控制系统进行了试验,并将提出的模糊自适应控制方法与传统速度反馈的效果进行了对比。试验结果表明,该控制系统与方法具有较高的稳定性与效率,在激励试验中振动速度幅值小于未控制时的18.2%。该系统与控制方法对扰动具有自适应调节能力。     

机械制冷机用直线电机驱动电路的谐波特性研究

对机械制冷机用直线电机驱动电路的谐波特性进行了研究。选择一台150 W的直线电机作为研究对象,通过理论仿真和实验验证进行了输出电压的谐波分析,探究了滤波器设计对驱动电路谐波特性的影响。通过研究滤波器电感L和电容C的变化与输出谐波的关系对滤波器进行了优化。经过优化的滤波器在性能上得到了很大的提升,输出驱动的谐波总畸变率(Total Harmonic Distortion, THD)从4%降到了1.96%。     

红外用制冷机高阶驱动下的优化驱动方法设计

高阶主动振动抑制技术已逐渐应用于针对空间红外用机械制冷机的多阶次振动,用以提升制冷机的工作寿命和红外载荷的工作性能。在对机械制冷机采用高阶次工作频率驱动时会产生很严重的谐波失真,从而影响对于高阶次振动的主动抑制效果。通过分析驱动电路的工作机理和负载的高频特性,针对性地提出了利用控制续流通路用于改善高阶驱动时谐波失真的方法,根据所需续流通路给出了相应的实现方法。并针对其中一种续流方法,通过仿真与实验验证了该方法可以有效地抑制波形畸变,使其各高阶次谐波失真下降了75%以上。     

风洞模型支杆系统设计及振动主动控制

研究了悬臂梁支撑系统在强流场环境下的振动抑制问题,并且基于跨声速实验设备中的模型支杆实际振动情况,采用压电陶瓷作为执行器设计了一套抑振器系统。对模型支杆进行了设计,对抑振器的轴向及周向安装位置进行了优化,以获得最佳的抑振器输出性能。基于PD控制算法,搭建了一套实验室模拟系统,在模型自由端施加加速度振幅为0.5 g,1.3 g,2 g的激励,实验结果表明,剩余振幅比为12%,10%,26%,取得了很好的振动抑制效果。