高空螺旋桨无刷直流电机重置粒子群PID控制

永磁无刷直流电机驱动高空螺旋桨负载时,由于大气密度随海拔高度变化,电机转速随螺旋桨负载变化不断波动,传统定参数PID控制难以随环境变化对电驱动系统PID控制参数进行实时调整,系统的动态特性和鲁棒性较差。提出一种基于BFGS(Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno)动态重置粒子群算法(BFGS-RPSO)的永磁无刷直流电机PID参数控制方法,该方法利用BFGS-RPSO算法灵活快速的在线参数寻优特点,对永磁无刷直流电机控制系统PID参数进行在线实时优化调整,提高了螺旋桨负载电驱动系统的动态特性和鲁棒性。Matlab仿真和实验表明,电机在起动过程中,转速上升时间较短,转速和转矩超调较小,且在负载波动过程中电机转矩脉动较小,BFGS-RPSO PID参数控制比传统PID控制具有更好的动态特性和鲁棒性,适合应用于高空螺旋桨永磁无刷直流电机螺旋桨电驱动系统。     

双体对转驱动电机的转矩平衡仿真研究

水下双体对转驱动电机分为前后两台同轴无刷直流电机,分别驱动两个对转螺旋桨.这一特殊结构使得正反转电机的驱动问题尤其是输出转矩平衡问题显得尤为突出.依据单体无刷直流电机的数学模型,运用工程设计方法进行电流调节器和转速调节器的设计和软件仿真分析,得出理论上的最佳双闭环控制参数,并在单电机的分析基础上,建立双电机的控制数学模型来研究输出转矩平衡问题,通过模拟仿真,得出理论上可以到达双电机输出转矩平衡的控制算法,为后续的实验研究提供了理论依据.     

对转永磁无刷直流电机建模与仿真

通过对三相绕组星型连接全控桥式电路的分析,介绍了对转永磁无刷直流电机的工作原理;据永磁无刷直流电机的内部数学模型建立了对转永磁无刷直流电机的数学模型,且在Matlab/Simulink对对转电机本体模块、换相模块和逆变器模块等系统进行了建模和仿真,结果表明理论分析和实验结果完全符合。     

基于Ansoft外转子无刷直流电机设计

介绍了基于Ansoft外转子无刷直流电机的设计。针对风机的驱动,分别论述了永磁电机参数的选择、基于Ansoft RMxprt模块电机方案确定、电机参数对电机性能的影响和电机有限元分析。     

无刷直流电机的FPGA控制系统设计及仿真

为简化外围硬件电路、提高无刷直流电机在高温高湿等特殊领域下控制的稳定性和抗干扰性,设计了一种基于现场可编程门阵列的无刷直流电机实时控制系统.根据无刷直流电机的原理特性,采用速度与电流双闭环调速方式和PWM-ON调制方法.设计了现场可编程门阵列外围硬件电路和电机驱动电路,采用Verilog HDL语言设计了现场可编程门阵列内部各个逻辑功能模块.仿真和实验结果表明:电机转速在负载情况下能快速稳定在设定值3 000r/min,该控制系统性能稳定,调速性能良好.     

无刷直流电机系统工作效率研究

为研究提高无刷直流电机系统工作效率的方法,以无刷直流电机及其控制器作为驱动组件,采用电磁制动器作为可调负载构建一个电机效率测试实验平台,并在此基础上研究无刷直流电机系统的转速、负载大小对其工作效率的影响.结果表明：转速不变时,随着负载的增加,系统效率表现为增加的趋势.负载转矩不变时,随着转速的提高,效率也会随之升高.低负载低速时,效率较低.因此,研究低速轻载条件下提高无刷直流电机系统工作效率的控制方法对节能是很有必要的.     

自适应模糊PID控制在BLDCM调速系统中的应用

传统的PID对控制参数难以整定,无法满足无刷直流电机(BLDCM)调速系统对快速性、稳定性的要求,但自适应模糊PID能实时修正参数,更快的达到系统要求.利用无刷直流电机的数学模型和转速的传递函数,构造了无刷直流电机调速系统的仿真模块.同时将模糊PID参数自适应控制器引入无刷直流电机控制系统中,根据系统输出误差和误差变化率实时整定PID参数,完善了PID控制器的功能,仿真结果表明, 该方法比传统PID控制器具有更快的动态响应和更小的超调.     

M16C28实现的无传感器无刷直流电机驱动方法

介绍了无位置传感器的无刷直流电机控制方法,提出了基于M16C28单片机的变频控制方案.该方案以M16C28为核心,由MCU中央控制单元、转子位置检测电路、变频驱动电路、母线电压及电流检测电路、电机保护电路、通讯接口电路等组成.文中从PWM驱动信号的产生、PWM切换中的输出模式、PWM输出与电机诱发电压之间的相互关系等多方面,对无位置传感器的无刷直流电机控制原理进行了详细的论述.在介绍了基于M16C28单片机的无刷直流电机控制方案硬件电路设计的同时,也对控制软件的工作过程、功能模块等进行了介绍和说明.实用表明,采用该无位置传感器的无刷直流电机控制方案,不但降低了电路成本,而且提高了电机效率,同时获得了较宽的调速范围.     

混合动力公交客车自动离合器电机控制系统设计

针对原有自动离合器控制电机使用寿命短、效率低、维护成本高等问题,开展了无刷直流电机作为自动离合器控制电机的设计和开发.利用Altium Designer 6.9进行了无刷直流电机控制器硬件的设计,主要包括电源模块设计,驱动模块设计,位置传感器模块设计,CAN通讯模块设计;利用C语言在TASKING嵌入式环境中初步完成了自动离合器控制电机控制器软件的编写和调试;进行了自动离合器控制电机的台架实验和实车实验,实验结果表明,设计的无刷直流电机作为自动离合器控制电机的可行性和可靠性.     

基于BLDCM驱动故障容错切换后的转矩脉动抑制

为了抑制无刷直流电机驱动故障容错切换后的转矩脉动,在传统容错状态工作特性的基础上,提出了一种准Z源网络三相四开关逆变器的容错方法.通过故障相的诊断分析,设计了基于准Z源网络三相四开关逆变器的容错拓扑结构.利用MATLAB模拟故障容错状态,并建立了模拟遁甲钻井系统中无刷直流电机的控制系统实验平台进行实验验证.实验结果与仿真结果具有一致性,验证了准Z源网络三相四开关逆变器的容错方法在抑制转矩脉动,减小电机抖动和噪声上的可行性和有效性.     

射流噪声抑制的数值方法——共轴射流的研究

由于喷气飞机中发动机产生的气动噪声是飞行时的主要噪音之一,因此射流噪声的研究具有重要的意义。文章结合CFD技术与气动噪声时域理论求解共轴喷管的射流噪声。首先采用雷诺平均N-S方程求解器对射流的三维流场进行了数值模拟。通过数值模拟,得到了共轴喷管马赫数为0.75的流场特性。然后结合lighthill声比拟理论研究了流场产生的气动噪声。结果发现,由于次级流对主流的影响,导致射流流场结构改变,剪切层内的大尺度涡减小,与常规单喷管射流噪声相比共轴射流有所改善,特别是在高频段喷流噪声有明显减小。     

基于BP网络横向磁场永磁电机调速系统的设计

文章针对横向磁场永磁电机非线性、强耦合的特点以及传统PI调节器存在超调和控制参数无法自适应的缺陷,提出一种基于BP神经网络的横向磁场永磁电机PI控制方案.该方案在分析电机矢量控制的基础上,建立了四相横向磁场永磁电机的数学模型,利用BP神经网络对PI调节器参数进行在线整定,通过自调整学习速率改进BP神经网络学习能力,实现电机跟踪性能和抗负载扰动性能的提高.实验结果表明,所采用的控制策略可行,在参数突变和突加负载时,均能够达到跟踪额定转速的效果,使系统具有良好的鲁棒性.     

基于CDM的复合材料层合板插层补强强度分析

文章针对复合材料插层补强层合板损伤破坏问题,基于各向异性材料连续介质损伤力学方法,引入材料损伤状态变量对复合材料损伤情况进行描述,建立了复合材料插层补强三维非线性渐进损伤模型;利用该模型对复合材料插层补强层合板的损伤破坏进行了准确预测.重点对补强设计中插层材料铺层比例和补强半径两个设计参数进行了研究,得到了复合材料开口层合板理想的插层材料铺层比例及补强半径范围.     

空战多目标集群攻击算法研究

针对传统多机空战中解算多机攻击策略需要很大计算量,不宜进行攻击任务分配问题,文章提出在我方多机不同编队视角下,采用改进的FCM算法将空战多目标根据目标属性相似性平均进行聚类划分,综合考虑聚类后各个类成员,运用熵理论处理空战客观信息,确定目标各个属性权重,解算不同编队视角下的各个类威胁以及不同聚类结果对我方编队的威胁度,得出最优聚类结果,采用矩阵法将划分的目标类与我方各个编队进行攻击配对,解算最终攻击分配方案.运用该法研究多目标集群聚类攻击问题,建立集群聚类攻击数学模型,并进行仿真研究.仿真结果表明该算法合理和有效.     

基于改进直接曲率法的一种气动反设计方法研究

采用直接曲率法(DISC)反设计模块耦合NS方程流场求解程序,建立了具有跨声速翼型和机翼设计能力的气动设计平台.针对翼型表面光顺和跨声速设计中出现的收敛性问题,提出了基于最小二乘法原理的形状改变量曲线拟合方法,可显著改善跨声速设计收敛速度;提出的翼型前缘形状的多项式插值方法,可消除DISC方法中旋转变换而带来的翼型前缘不光顺问题,且具有加速收敛和增强设计稳定性的作用.     

高阶时域多分辨率算法在光子带隙结构中的应用

将具有强稳定特性的高阶龙格库塔方法和小波多分辨分析理论相结合,用于电磁场数值分析计算,消除了传统时域多分辨率算法中低阶时间微分离散格式对算法整体精度提高的制约,降低了由时间网格剖分引起的数值差分各向异性,并且通过选择龙格库塔方法迭代的误差阶数和空间场量的小波展开层数,可以得到算法在时域和空域上任意高阶的收敛特性,真正实现了电磁目标的多分辨率分析。通过一维电磁波传播和二维光子带隙结构的数值仿真,验证了改进策略提出的必要性和正确性。     

一种基于资源预留的偶发任务状态反馈调度器

针对实时系统中的偶发任务和非周期任务,基于资源预留方法提出了一种利用状态反馈调整资源分配的调度策略。该策略的主要目标是当偶发作业负载在一定范围内变化时,保证偶发任务满足其时限,并使非周期任务的平均响应时间尽可能地小。文章首先通过状态方程描述偶发任务完成时间与预留资源的关系,然后利用状态反馈极点配置为偶发任务分配资源,最后将该闭环反馈调度系统看成是一种分段仿射系统,建立分段仿射二次型Lyapunov函数讨论算法的稳定性。最后通过实验说明,与传统调度算法相比,所提出的调度策略在调度负载不可预测的偶发任务时具有更好的性能。     

混合关键度驱动的实时调度研究

针对当前运行于不可预测开放环境下的嵌入式多使命复杂关键型系统,需要减少运行成本和处理不可预测工作负载情况的问题,文章提出一种混合关键度驱动的非对称式过载保护最小空闲调度策略。系统过载时,为共享同一处理器的不同关键度任务提供非对称式保护,禁止低关键度任务干扰高关键度任务,完全避免了传统的"关键度反转"问题。在恢复暂时阻塞的不同关键度任务时,在速率单调调度的基础上,引入关键度主导的截止期驱动动态调度策略,可使潜在处理器利用率达到100%。实验结果表明,这种新算法的综合性能优于当前已有的混合关键度任务调度算法。     

无工质微波推进的推力转换机理与性能计算分析

无工质微波推进属于新概念,具有无烧蚀、性能不受环境影响、推力功耗比宽的特点。文章从普朗克能量子假说和爱因斯坦的光量子理论出发并结合微波理论给出了该装置的推进机理,又从经典电动力学理论出发解释了推力产生的机理。采用有限元数值求解方法对圆台型推力器腔体内的Maxwell电磁方程组进行了数值模拟,获得了模态和1 000 W功率下腔体内的电磁场分布,并分析了不同模态、不同腔体结构下的具体特征。结果表明,在TE011、TE012、TE111和TM0114个模态中,TE012模品质因数和推力最大,其次是TE011针对1 000 W微波功率输入,以黄铜为腔体材料,基于经典电动力学理论计算出TE011和TE012模产生的最大理论推力值分别为411mN和456 mN。     

基于变可信度模型差值的低可信度模型修正方法

为了解决优化设计中计算效率与高可信度信息获取之间的矛盾,从高、低可信度模型的物理机理出发,基于Kriging模型和拉丁超立方设计选样方法构造两模型差值的代理模型;并利用该代理模型对低可信度模型进行修正,构成了具有高可信度的修正模型.与直接对高可信度模型构造的代理模型相比,修正模型不但分析精度更高,而且所需的构造样本更小.文中分别以翼型气动力分析、机翼气动力分析和无人机隐身特性分析为例,从不同维数、不同学科的角度验证了修正模型特性,并进行了机理分析.