基于动态学习策略多群体粒子群的消磁站水下磁传感器位置校正方法

消磁站海底敷设磁传感器是舰艇磁场测量的主要形式之一，水下磁传感器的位置偏差直接影响着舰艇磁场的测量精度和防护能力评估。针对现有方法难以准确定位消磁站水下磁传感器的问题，提出一种基于动态学习策略多群体粒子群的消磁站水下磁传感器位置校正方法。该方法首先将通电载流线圈等效成磁偶极子磁源，再通过线性多重计量方法改变磁源与磁传感器的相对位置以获取多组磁传感器磁场测量数据，据此建立水下磁传感器位置校正模型，并采用动态学习策略多群体粒子群优化算法优化求得位置偏差矢量，从而实现水下磁传感器位置的高精度校正。在综合分析磁偶极子等效误差等主要影响因素的基础上，设计了数值模拟实验和物理缩比模型实验，结果表明：该方法可有效解决消磁站水下磁传感器的位置校正问题，校正后x轴、y轴和z轴三个方向的位置误差均小于0.1 m。经过校正后的消磁站磁场测量精度可以满足舰艇磁场测量要求，该方法可以对消磁站位置安装偏差不大于0.3 m的水下磁传感器完成校正工作，具有较好的实用价值。     

基于两点磁梯度张量的磁偶极子在线定位方法

针对Nara方法中目标磁感应强度难以准确测量的问题,提出了基于两点磁梯度张量的磁偶极子在线定位方法。该方法利用任意两点的磁梯度张量差分量与目标磁感应强度差分量定位磁偶极子。仿真实验结果表明,该方法定位成功率不受背景磁场的影响;相同条件下,该方法的定位成功率为44.69%,而以往改进方法最高定位成功率为37.65%。     

基于磁偶极子模型的水下目标定位与跟踪

针对基于磁场梯度张量测量的目标定位方法需要的传感器较多,计算较复杂的问题,提出了基于等效磁偶极子模型与双三轴磁传感器测量的水下目标的定位与跟踪方法。该方法将水下目标磁性特征建模为一个磁偶极子,通过目标与双传感器之间的测量方程,反演得到等效磁偶极子模型参数及位置信息,并针对磁场衰减导致的发散问题,提出了反演有效性判据。计算与仿真试验表明,该方法模型简洁,可以得到水下目标的三维方位及距离信息,具有较高的精度和稳定性,计算量小。     

地磁场中磁目标的等效衰减磁矩定位方法

为在地磁场中获取磁目标的位置参数,提出了一种基于等效衰减磁矩的磁目标定位方法。建立了正六面体的测量模型,计算了正六面体中心点和侧面中心点的等效衰减磁矩,得到了磁偶极子目标的定位公式。分析了地磁场、磁梯度测量噪声、正六面体边长基线及磁力仪测量精度等因素对磁偶极子目标定位结果的影响。仿真结果表明：该方法能有效克服地磁场的干扰,实现对磁偶极子目标的可靠定位;与以往的计算模型相比,在张量差分计算基线相同的情况下,可使原模型体积减小64.7%,定位精度更高。     

基于地磁场的弹丸炮口转速-速度测量方法

针对目前炮口转速的直接测量研究较少的问题,提出一种基于地磁场的新型炮口运动参数测量方法。该方法根据身管和弹丸铁磁性材料的聚磁效应及炮口地磁场的分布特征,在弹丸引信表面布设周向阵列均匀磁传感器,获取弹丸运动过程中地磁场的感应信息。对传感器运动路径上磁感应强度模值曲线进行一阶及二阶求导,得到两特征位置。利用弹丸旋转导致两位置阵列传感器周向拟合磁场表达式的相位变化,结合时间实现炮口转速的直接测量,根据转速和速度的特定函数关系可解算出炮口速度。利用有限元软件验证了方法的可行性,为实际测试系统的设计及应用提供了参考依据。     

磁性目标的单点磁梯度张量定位方法

针对以往利用总量磁场(或梯度)或磁场分量测量的定位方法计算量相对较大、定位实时性较差的不足,根据磁偶极子模型基础上的简易方便的磁梯度张量定位模型,利用一个测点的测量值实现了实时磁性定位.利用平面磁梯度测量系统,对定位模型进行了仿真分析,表明该方法具有较高的精度,磁探仪精度、基线距离等是影响定位误差的主要因素,该方法对实际磁定位工作具有一定的参考价值.     

MRAS 的无速度传感器矢量控制系统

为了实现矢量控制系统中异步电动机转速的闭环控制和磁场定向,对基于模型参考自适应系统(model reference adaptive system,MRAS)的无速度传感器矢量控制系统进行研究。从异步电机端测量得到的电压和电流来估算电机转速,在异步电动机无速度传感器矢量控制算法中,采用电流模型和电压模型进行磁链估算,基于MRAS方法构建异步电动机转子转速辨识模型,并在Matlab/Simulink中建立了异步电动机无速度传感器矢量控制仿真系统。仿真结果表明:该系统具有良好的动静态特性和稳定性。     

基于差分结构的大间隙变面积电涡流式传感器

针对因车体振动而带来的测速与定位误差问题,设计一项基于一阶差分结构的大间隙变面积式传感器。传感器由检测线圈、激励电路、放大电路、线圈检测电路、同步解调电路、差分比较电路和AD采样电路等几部分组成,激励电路产生方波激磁信号,经放大电路放大后,送入检测线圈和解调器。通过对检测线圈和信号检测电路的合理设计,配合后续处理电路,可以快速、准确、可靠地完成测速定位功能,并进行了实验验证。实验结果表明：传感器可以准确地检测到轨枕的位置,测量距离可达5 cm,并且不受车体振动的影响。     

基于单个磁梯度计的磁目标定位方法研究

欧拉法可以实现对磁偶极子源的精确定位。通过旋转合成可以得到包含在欧拉齐次方程中的磁梯度张量,在此基础上提出了一种转动单个矢量磁梯度计实现磁目标定位的方法。建立了磁梯度计旋转探测模型,分析了模型中转动角、倾角和基线长度等参数对磁目标定位精度的影响,为转动装置的参数设置提供了参考。研究结果表明,与7个磁传感器组成的阵列探测方法相比,该旋转探测方法在靠近磁目标的区域内具有更高的定位精度。     

基于磁梯度张量的目标多测量点线性定位方法

针对目前基于磁梯度张量的目标多测量点定位方法中存在求解过程复杂且无法得到解析最优解的问题,提出了基于磁梯度张量的目标多测量点线性定位方法。该方法将磁梯度张量的三个特征值按照一定关系组合得到一个与磁偶极子方向无关的不变量,同时利用绝对值最小的特征值对应的特征向量与距离矢量垂直的几何关系,通过运动载体平台的运动测量得到三个点的磁梯度张量数据,建立关于磁性目标位置的超定方程组,通过求广义逆得到目标位置的最小二乘解。仿真实验验证表明,多测量点线性定位方法对磁性目标的定位效果较好,可以实现对磁性目标的精确定位,且磁力仪的测量精度、测量系统的基线距离和运载平台的位移测量误差是影响定位精度的主要因素。     

利用有限元神经网络计算漏磁场方法研究

针对有限元法计算量大的不足,用神经网络模拟有限元的分析过程,建立了求解漏磁场计算的有限元神经网络模型,并采用共轭梯度学习算法,对矩形缺陷的漏磁场进行了计算.通过计算得到了磁场强度、磁感应强度矢量图以及漏磁通密度x、y分量图.结果表明,有限元神经网络能够实现漏磁场的并行求解,具有速度快、稳定性好等优点,是一种漏磁场的快速...     

基于稀疏化LS-SVM的漏磁缺陷三维轮廓重构

漏磁缺陷轮廓重构是指由检测到的漏磁信号重构缺陷轮廓及参数,是实现漏磁反演的关键。将最小二乘支持向量机( LS-SVM)应用于漏磁缺陷的三维轮廓重构中,并对LS-SVM采取了稀疏化处理,将漏磁信号磁通密度法向分量Bz作为支持向量机网络的输入,缺陷的几何参数长度、宽度、深度作为输出,由实验测量数据和三维有限元仿真计算得到的仿真数据组建样本库。建立了由缺陷的漏磁信号到缺陷三维轮廓图的映射关系,实现了缺陷三维轮廓的重构。实验结果表明：该方法具有很高的精度和很好的泛化能力,同时对噪声也有一定容忍能力。     

盘式永磁微型发电机的磁路设计方法

研究了盘式永磁微型发电机的磁路设计方法,完成磁路的模型建立、理论推导、仿真修正和实验验证,探讨磁路中主要结构参数对磁隙处磁场的影响规律以及参数间的约束关系。着重研究磁隙处磁感应强度的计算方法和微型发电机的结构参数优化方案,并归纳出盘式永磁微型发电机的磁路设计方法。理论计算与实验数据误差在7%以内,进而验证了磁感应强度计算方法的合理性和准确性。文中方法对此类电机的设计和优化具有指导意义。     

舰船消磁绕组磁特征数值计算与验证研究

作为商业有限元电磁分析软件的替代,基于磁矩量法、多层自适应交叉近似法和GPU并行计算技术的舰船磁场分析软件MagShip已成功用于舰船磁特征仿真建模。但对舰载消磁线圈磁特征进行数值分析时,需要对临近舰载消磁线圈的船体结构精细划分网格单元。MagShip软件用于这种大规模磁场建模问题时,会存在计算结果不稳定或失真。为了解决这个问题,对MagShip软件进行了改进,使其适合用于舰载消磁线圈磁场特征建模,采取的改进措施包括：采用场单元上的耦合系数多点平均值作为相互临近单元的耦合系数;对临近消磁电缆的铁磁区域进行剖分单元加密;将消磁电缆作用在其临近单元上的磁化磁场多点平均值作为磁化磁场有效值。采用改进后的MagShip软件对于薄铁磁球壳内部和外部线圈、典型舰载消磁线圈等典型算例进行了磁特征建模分析,并与商业有限元软件COMSOL Multiphysics的计算结果进行了对比,发现二者差别约为1%. 表明所提方法是有效的,能够用于舰载消磁线圈磁特征建模仿真的实用化。     

脉冲磁流体发电机的强磁场研究

针对脉冲磁流体发电机发电通道对均匀强磁场的特殊要求,提出了一种适合于在大空间内添加软铁的双磁回路聚磁结构设计方案.应用Maxwell 2D/3D软件计算了空间区域内的磁感应强度,研究了诸因素对磁感应强度和磁场均匀度的影响.结果表明:软铁能够显著提高空间内磁感应强度和磁场均匀度,较不含软铁的方案2者分别提高21.4％和2...     

超磁致伸缩驱动器磁路优化设计

提高超磁致伸缩驱动器(GMA)驱动效率的关键环节是建立优化的驱动器磁路。基于超磁致伸缩材料(GMM)轴向上的简化压磁方程,得出轴向应变S33与磁通量密度B3的关系;并根据磁路定理讨论磁路结构和材料磁导率对磁场的影响;应用有限元方法对开磁路和闭合磁路的磁场进行分析,得出磁路优化设计的方法。     

考虑电枢与导轨实际接触状态的电磁轨道炮膛内磁场分析

针对电枢与导轨(简称枢轨)实际接触条件下电磁轨道炮膛内磁场研究缺乏的问题,从小口径C型电枢轨道炮出发,根据静止状态下枢轨实际接触产生的电枢电流密度分布,利用数值计算和有限元仿真对电枢前端中轴线上各考察点磁通密度进行分析,结果与试验值基本吻合。在此基础上,利用模化方法,对电枢运动条件下轨道炮膛内磁场分布特性进行了分析,结果表明：在满足一定相似关系的基础上,可以实现不同口径轨道炮电枢速度和膛内磁场的近似模化;各考察点峰值磁通密度随着与电枢距离的增加而迅速衰减,距离电枢曲率圆心2倍口径考察点的磁通密度仅为1倍口径点的27.4%左右;研究结果有助于智能弹药的电磁屏蔽设计。     

齿形线圈励磁的新型电涡流缓速器电磁特性

针对重载车辆用快响应、易控电涡流缓速器功率密度低的问题,提出一种利用轴向凸起的齿形线圈构建三维磁路,并通过过励磁设计抑制去磁效应的新型电涡流缓速器。应用有限元技术,建立新型高能电缓与传统端面磁路、轴面磁路电缓稳态、似稳态电磁场计算模型,分析新型电缓的磁路、气隙磁密、电涡流分布和过励磁制动特性。结果表明,新型电缓电涡流分布在转子内表面整个轴向空间内,当转速小于3 500 r/min时,其制动扭矩明显高于另两种传统电缓,且过励磁设计能够有效提升新型电缓的制动性能,线圈电流密度提高至3倍时,制动扭矩增加0.65倍,能够为车辆紧急制动提供瞬时大扭矩,使车辆制动距离缩短30%。     

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.     

基于三维有限元法的漏磁场分析

针对磁偶极子模型和二维有限元法在分析漏磁场过程中存在的不足,采用三维有限元分析漏磁场。根据麦克斯韦方程组和三维有限元分析原理建立了数学模型。利用数学模型对漏磁信号进行了仿真分析,得到了三维磁通密度矢量图和它的径向分量曲面图,直观地显示了缺陷附近漏磁场的特点。同时研究讨论了缺陷长度、检测路径位置和提离值对漏磁信号峰峰值的影响。为进一步对漏磁场的研究打下基础。