直线永磁无刷直流电机换相过程解析分析与多目标优化计算

弹射用直线永磁无刷直流电机具有工作电压高、电流大、工作速度动态范围大的特点,在换相过程中易产生换相推力脉动、平均推力下降等问题。针对直线永磁无刷直流电机(LPMBLDCM)的最佳换相控制和电机参数匹配,建立了换相期间、非换相期间电机换相过程数学模型,提出了换相距离的概念并分析了各因素对换相距离的影响。建立电机参数匹配多目标优化模型,利用Matlab和Isight软件进行了建模和求解,改善了系统优化匹配设计,验证了理论分析的正确性。     

主动悬架用非均匀齿圆筒型永磁直线电机多目标分层优化设计

针对直线电机式电磁主动悬架推力波动大、推力密度低的问题,提出一种非均匀齿结构的Halbach圆筒型永磁直线电机。利用解析法对该电机的边端力模型进行推导,并进一步分析非均匀边端齿结构对电机输出性能的影响。根据分析结果选取边端齿的轴向长度和径向削短高度、永磁体高度和径向充磁的长度、内部齿的长度5个参数作为优化因子,以电机输出推力最大和推力波动最小为优化目标进行田口法和响应面法优化,得到参数的最优值。试制了原理样机并搭建了实验平台,对电机进行空载与负载实验,验证了所提结构及其设计优化方法的有效性。     

不同负载条件下电磁弹射系统恒推力优化

电磁弹射器在弹射不同质量的负载时,控制策略需要进行调整,尽可能保证效率高、推力波动小.分析了在不同负载、末速度下所需推力,建立了无刷直线直流电机数学模型,分析了速度、电压和占空比对推力的影响.提出了采用调节电压、占空比对速度引起的推力下降进行补偿和电压占空比的大小采用直接搜索的方法获得,相比解析方法,计算量小、计算过程简单.最后通过仿真,验证了分析的正确性和算法的可行性.     

两级提拉式单侧弹射装置内弹道建模与优化

为延长导弹压缩空气弹射的有效推力行程,提出一种新型两级提拉式单侧冷弹射方案。采用Peng-Robinson真实气体方程,建立了弹射内弹道模型;在Simulink中搭建内弹道求解模块、在ADAMS中建立了冷弹射方案的虚拟样机,以气缸输出力、气缸位移和速度为状态变量,实现联合仿真,获得了内弹道参量的变化规律,并基于小型原理样机试验对仿真结果进行了验证。验证结果表明：第1级低压室压强先升后降;气缸换级过程中,低压室温度、压强与导弹加速度发生突变,但对导弹速度、位移影响较小。以气源容积最小为目标函数,选定约束条件和设计变量,应用遗传算法进行优化设计。优化后的气源容积降低了64.5%,优化结果大大提高了发射装置的机动性。研究结果验证了新型两级提拉式单侧冷弹射方案的可行性。     

无人机电磁弹射应用综述

无人机电磁弹射技术是一种非常有应用前景的新型弹射技术,与传统的无人机液压/气动弹射技术相比具有一定优势.总结了电磁发射技术实用化面临的难题,归纳了无人机电磁弹射技术有别于一般电磁发射技术的显著特点:弹射频率低、弹射质量小、弹射速度低、弹射动能小等,列举了几种典型无人机的弹射数据,并具体计算了赫尔墨斯450无人机的电磁弹射数据.无人机弹射起飞具有的这些特点,是无人机率先实现电磁弹射的前提与保障.     

美用3项全新技术打造新航母

据美《今日防务》9月26日报道，针对“尼米兹”级航母的不足。美海军正在用3项全新技术着手设计下一代航母——CVN-21级航母。（1）采用电磁弹射系统，即通过电枢控制电磁波来调整弹射所珏需的动力和速度。电磁弹射装置的弹射能量大，效率高，可弹射比现在更重或更轻的飞机，无人机也能通过电磁弹射系统起飞采执行作战任务。（2）采用新的推进装置。     

轮毂电机全速度范围无位置传感器控制研究

为提高电传动装甲车辆驱动系统的可靠性,研究车辆轮毂电机无位置传感器复合控制技术,并对速度过渡区间的切换方法进行了改进。建立了基于转矩、电流双闭环的永磁同步电机控制系统,基速上、下分别采用弱磁控制和最大转矩电流比控制策略;电机低速区采用简化的脉振高频注入法,中、高速区采用模型参考自适应法,以实现全速度范围内转子位置辨识;采用变权重加权控制切换方法,并改进算法切换过程中两种算法工作区间的选择,在保证辨识精度的同时节省了系统的软、硬件资源。仿真和试验结果表明：无位置传感器复合控制算法能够在全速度范围内准确辨识出转速和转子位置;改进后的切换方法能够保证电机在速度切换区间内实现平滑过渡,保证了电机可靠运行。     

基于多种群协同进化免疫多目标优化算法的百叶窗优化研究

为降低空气流通阻力、增加空气流量以及获得最大的防护能力,对装甲车辆进气和排气百叶窗结构优化进行研究。建立装甲车辆进气和排气百叶窗数值计算模型,根据冷却系统工作特点搭建冷却风道半实物仿真模型,对比分析优化前的仿真结果和台架测试结果,并给出了优化目标函数表达式。为解决优化效率低、计算量大的问题,确定设计变量并建立设计变量与目标函数之间关系的椭圆基神经网络替代模型。通过分析目标函数随设计变量的变化规律,采用基于多种群协同进化免疫的多目标优化算法对模型进行优化,确定了最终解。利用自组织神经网络对样本点进行数据挖掘,找到了内在规律。研究结果表明,优化后的进气和排气百叶窗在提高防护能力的同时,提高了散热性能。     

固体火箭发动机特型喷管的型面设计

为了提高发动机的推力,采用双圆弧法设计了固体发动机的特型喷管,利用自动优化平台,集成了参数化建模和喷管流场数值模拟,以发动机推力为优化目标,运用模拟自适应退火算法和序列二次规划算法组合优化策略对喷管内型面进行了气动优化,利用Gambit内部函数解决了参数空间配对问题.优化后,喷管的能量转化率得到了提高,推力提高了3.07%.此方法可用于喷管的实际设计中.     

电磁线圈弹射导弹技术研究

简述了电磁线圈弹射系统的基本原理和特点,介绍了美国电磁线圈弹射导弹技术的发展历程和最新进展,分析了电磁线圈导弹弹射系统的组成和关键技术,指出目前实用化和武器化面临的技术困难,并展望了电磁线圈导弹弹射技术的发展前景。     

无刷直流电机直接转矩控制下的转矩脉动抑制

为了减少无刷直流电机的转矩脉动,提高系统动态性能,将直接转矩控制（DTC）应用于无刷直流电机控制系统中。在分析传统脉冲宽度调制（PWM）电流控制的基础上,研究了DTC对无刷直流电机非理想反电动势和换相引起的转矩脉动的抑制作用。根据无刷直流电机两相导通的特点,建立了有磁链观测和无磁链观测的无刷直流电机DTC系统模型,仿真与试验结果均表明,系统实现了对电流和转矩的有效控制,比传统PWM电流控制对转矩脉动具有更好的抑制性能,提高了无刷直流电机的动态性能。     

一种改进无刷直流电机直接转矩控制方法

传统无刷直流电机直接转矩控制策略通常采用两相导通模式,这种方式虽然简化了控制系统结构,但是系统高速时,其与传统脉宽调制电流控制一样,对换相转矩脉动会失去抑制作用。本文将一种改进直接转矩控制方法应用于无刷直流电机控制系统中,以求更好地减少换相引起的转矩脉动。该方法将两相导通模式与三相导通模式的电压空间矢量结合在一起,生成12个可供选择的电压空间矢量,以提高转矩滞环控制的质量。仿真结果表明,该方法能够很好地调整相电流波形以保持转矩平稳控制,特别是高速时换相转矩脉动的抑制性能更为优越。     

无刷直流电机直接转矩控制系统

针对无刷直流电机换相期间存在较大的转动脉动,将直接转矩控制方法用于无刷直流电机控制系统中,分析了直接转矩控制的原理,结合无刷直流电机自身的特点,提出了略去磁链观测环节的无刷直流电机直接转矩控制方案.该方案转矩环采用滞环控制,根据转矩环输出和磁极位置决定施加的电压空间矢量.仿真和试验结果均表明,该方法能够较好地抑制无刷直流电机的转矩波动,具有良好的转矩动态响应.     

采用三次谐波积分法的AUV无传感器永磁无刷直流电机起动方法

为降低电机制造成本,简化电机结构,实现自主式水下航行器（AUV）的稀土永磁无刷直流电机（BLDCM）无位置传感器控制,该文分析了BLDCM应用于AUV的特点,介绍了三次谐波积分法的工作原理及获取方法。通过测量电机的三相电压来确定逆变器功率管是否导通和导通顺序;通过三次谐波积分信号和直流电压计算转速,确定逆变器初始起动占空比和功率管换相时刻。仿真结果表明,采用该起动方法的三次谐波积分控制可以满足AUV永磁无刷直流电机的无传感器控制。     

一种变参数的复合自抗扰舵机控制器设计

基于导弹舵机系统的特点,结合误差分段PID响应速度快和自抗扰复合控制抗扰动好的优点,进行位置环控制,尝试根据误差变化自适应调节误差增益系数和微分增益系数,运用遗传算法优化参数,对负载力矩外部扰动和模型参数摄动进行补偿,通过与PID控制比较,证明变参数复合自抗扰控制舵机达到指标要求,动态响应相移、幅值衰减都优于分段PID,大动态负载扰动输出脉动频率小,在电枢电阻、转动惯量变化时,具有很好的快速性和鲁棒性。     

HEML换向过程的续流回路设计

利用PSpice电路仿真软件建立了螺旋线圈型电磁发射器（Helical electromagnetic launcher,HEML）换向过程的等效电路模型,分析了换向过程中后换向匝断开时的能量转化情况,并在此基础上针对HEML设计了2种续流方案;结果表明：换向结束之后,后换向匝仍有大量的能量剩余,容易造成匝间电弧放电;通过将二极管反接在后换向匝两端可以将后换向匝中剩余能量释放,有效抑制匝间电弧的产生;利用二极管将后换向匝与激励区连接可以将后换向匝中剩余能量前馈到激励区,以此抑制匝间电弧的产生,并且提高换向过程能量转换效率.     

固定鸭舵导引组件修正力模型改进及参数辨识

固定鸭舵双旋弹道修正弹通过调整固定鸭舵相位角控制修正力方向,从而改变弹体姿态,实现弹道修正。准确的导引组件修正力模型是提高修正弹修正精度的关键。本文在风洞试验基础上验证了数值计算的有效性。针对非零攻角下翼身干扰不对称现象,基于小扰动理论建立了基于4片舵片考虑翼身干扰的修正力模型。使用计算流体力学(CFD)所得数据,通过Levenberg-Marquardt算法对修正力模型进行参数辨识。辨识结果表明：基于4片舵片气动模型的y轴方向、z轴 方向修正力随相位角呈正弦规律变化;在给定马赫数情况下,所建立的气动模型弹头对舵片的干扰系数对攻角变化不敏感,干扰系数随攻角相对变化小于4.9%;所建立的修正力气动工程模型y轴 方向和z轴方向修正力的残差平方和比现有模型更小,头部修正组件的修正力模型与CFD计算结果吻合较好。     

基于等效电路模型的APD特性分析

为探究雪崩光电探测器(APD)的特性,采用APD等效电路模型模拟雪崩光电探测器的特性;通过对APD载流子速率方程、暗电流、噪声电流以及各寄生参量等方面的研究,得到了APD的等效电路模型,基于该电路模型在PSpice软件中分析了APD的光电流和暗电流与反向偏压的关系、脉冲响应特性、频率响应特性、噪声电流特性、不同入射光功率下的光电特性以及光电流与接受光强度的关系。     

变速鱼雷推进器动态模型理论研究

传统鱼雷推进器静态模型已无法满足变速鱼雷的建模需要，为了解决这一问题，在国内外学者研究的基础上，运用流体动力学方法，建立了鱼雷推进器比较精确的动态模型。该模型是以推进器来流速度和螺旋桨转速为状态变量，以电机施加转矩为输入，螺旋桨推力和转矩为输出的。     

基于SUKF算法的组合导航方法

合成孔径声纳（SAS）运动补偿是其信号处理的重要环节,运动补偿需要水下导航数据,文中研究了基于捷联惯导（SINS）和多普勒声速剖面仪（ADCP）等设备的水下导航方法。针对大姿态误差角情况下的导航,论文建立了基于四元数的SINS／ADCP的非线性误差模型,并采用比例无迹卡尔曼滤波（SUKF）滤波算法进行了仿真。仿真结果表明,在SAS复杂运动情况下,采用非线性误差模型的SUKF方法优于传统线性误差模型的卡尔曼滤波方法,在一定程度上提高了SAS的导航精度。