基于ADS的复杂目标雷达回波模型库ADS-RTBS

复杂目标电磁散射特性研究是军事电子领域的关键性技术,在雷达、制导、识别、电子对抗等领域有着广泛应用, Agilent系统级仿真工具ADS和先进的测试仪表为目标电磁散射特性在上述领域的实际应用提供了一个灵活、统一的软硬件协同设计平台。本文综述了当前用于高效分析复杂目标电磁散射特性的数值精确方法、高频近似方法和美国军方专用电磁建模仿真软件,介绍了我们自主开发的基于矩量法和多层快速多极子方法的精确电磁建模仿真软件FASTEM(Fast and Accurate Simulation Tools for Electromagnetics)和高频电磁仿真软件。重点介绍了与Agilent联合开发的基于ADS的雷达回波模型库- ADS-RTBS,并给出实例。     

金属球电磁散射特性FDTD混合并行算法研究

研究金属球电磁散射特性与MPI OpenMP混合并行FDTD算法,可为金属目标和其他复杂介质目标的电磁散射特性及大数据计算提供一定的理论依据和方法借鉴。采用FDTD方法分析了自由空间中金属球的电磁特性,利用Fortran软件实现了金属球数据建模,得到了远场区电场分量和雷达散射截面的波形曲线,实现了MPI OpenMP混合并行FDTD计算。实验表明,计算结果与现有实验数据非常吻合,且该并行方法是正确的,具有良好的加速比和效率。     

直流断路器快速电磁机构分合特性研究

文中基于某轨道交通直流断路器的总体结构模型,设计了一种快速电磁操动机构,对其结构和工作原理进行了阐述。基于电磁场分析理论,利用有限元分析软件ANSYS对电磁机构的静态特性进行了仿真分析,得出了在合闸状态下磁场分布和动铁心所受电磁吸力情况,并对其影响因素进行了分析。然后对电磁操动机构在不同电流条件下的电磁吸力随气隙变化进行了仿真分析,得出了机构空载条件下的动态输出插值数据。最后建立直流断路器动力学分析模型,借助动力学分析软件ADAMS,将建立的动态离散数据导入其中,对直流断路器动态分合特性进行了仿真,得出了机构分合机械特性曲线,结合试验样机测试结果进行对比分析,验证了整个直流断路器电磁与机械特性耦合分析计算方法的正确性。     

基于Ansoft的一种电磁致动器仿真分析与实验验证

针对一种电磁致动器的电磁力进行分析,基于Ansoft Maxwell电磁仿真软件进行三维静磁场的参数化仿真,根据仿真结果总结工作气隙、驱动电流等参数对电磁力的影响规律。设计测试实验,对仿真结果进行验证,结果表明仿真与实验结果具有较好的一致性,为该电磁致动器的进一步设计和应用提供了可靠依据。     

新型双电源转换开关直流速动电磁机构的设计与优化

双电源转换开关对于保证重要场合正常供电的持续性至关重要,新型双电源转换开关依赖电磁机构带动触头系统替代断路器进行切换。基于新型双电源转换开关的工作原理,深入分析电磁机构的反力特性,研究直流速动电磁机构的设计方法,计算结构参数,完成初步设计。利用多软件联合方式建立了电磁机构的静态和动态仿真模型,进行了静态和动态特性分析;研究对电磁机构性能影响较大的关键因素,确定优化变量、目标函数和约束条件,采用遗传算法对电磁机构的结构参数进行了优化设计。最后,研制电磁机构样机,设计电磁吸力测试实验系统,通过静态吸力及整机测试验证了设计结果的正确性。     

金属球电磁散射特性FDTD并行计算及性能分析

研究金属球电磁散射特性及其FDTD并行计算,可为金属目标和结构更为复杂的其他目标的电磁散射特性及复杂算法的研究提供理论依据与方法借鉴.采用时域有限差分（FDTD）法分析了自由空间中金属球远区散射电场分布情况,得到了电磁波远场区电场分量和雷达散射截面（RCS）的波形曲线,与现有实验数据作了比对,利用OpenMP＋细粒度方式实现了FDTD算法并行化,并对该并行方法进行了并行性能分析与正确性验证.实验表明,计算结果与现有金属球远场区散射场数据非常吻合,并证明了该并行算法的正确性和有效性.     

接触器短路分断特性的动力学仿真及实验研究

通过设计带有涡流斥力机构的接触器使之具有短路电流分断性能,利用动力学仿真软件ADAMS并结合有限元仿真软件ANSYS的仿真数据,建立了接触器在高速涡流斥力机构作用下的分断特性模型,得出动铁心和动触头的瞬态位移仿真曲线。利用高速摄像机,拍摄接触器的动铁心和动触头的实时位移变化。从ADAMS仿真数据和高速摄像机拍摄的数据验证了仿真模型和实物模型的准确性。最后通过50kA的短路电流实验验证所设计装置的短路电流分断特性。     

基于HFSS对目标RCS的仿真研究

雷达散射截面积(radar cross section,RCS)是末制导雷达半实物仿真试验中的重要参数,而敌方目标的RCS数据难以通过外场测量手段获取。利用电磁仿真软件仿真计算成为获取雷达目标电磁散射特性的有效途径。利用HFSS仿真计算了金属球的RCS,仿真结果与理论值很好的匹配,得到HFSS仿真计算目标RCS具有很好的精度。HFSS仿真计算5m2标准体的RCS与暗室实测的结果仅差0.68dB,进一步验证了HFSS仿真计算目标RCS的可靠性和有效性,研究成果可为精确仿真雷达回波提供依据。     

BPA向PSCAD模型转换的研究

电力系统电磁暂态仿真是测试继电保护装置性能的重要手段,也是分析交直流混合输电系统可靠性的重要方法.目前国内对电网动态仿真大都是对机电暂态过程的仿真,故电网数据也按照机电暂态仿真软件数据格式存储,从而造成了电磁暂态仿真数据的匮乏.在详细分析了机电暂态仿真软件BPA与电磁暂态仿真软件PSCAD差别的基础上,介绍了一种BPA向PSCAD的自动模型转换的实现方法,为电力系统电磁暂态仿真提供可靠的数据支撑,并且通过算例在2种软件下的电气拓扑结构和动态特性的比较,验证该转换方法的有效性和准确性.     

交直流混杂环境下Y/?变压器铁芯振动研究

针对三相Y/Δ变压器遭受直流扰动时的励磁饱和与铁芯振动问题,提出了一种励磁-振动谐响应分析方法。建立直流入侵状态方程,通过电磁耦合迭代辨识励磁电流,以表征直流偏磁下变压器的饱和程度,同时建立振动谐响应模型分析铁芯振动。仿真计算变压器在交直流混杂环境下的电磁特性,研究不同直流水平下励磁电流的变化情况及铁芯振动特性,同时将三相组式变压器与三相三柱式变压器在直流扰动下的励磁-振动特性进行对比并总结规律。搭建Y/Δ变压器动模实验平台,利用励磁电流辨识模块监测电流波形,利用振动监测模块采集振动信号,通过实验数据验证仿真结果的正确性。     

一种单相正弦脉宽调制逆变电源的设计

介绍了一种高品质单相正弦波输出逆变电源的设计。研究了通过中断功率通量和调节占空比的方法来改变驱动电压脉冲宽度,调整和稳定输出电压,并设计了具体的数字控制电路。通过试验样机的调试和试验,验证了设计合理可行,电路工作稳定,输出电压波形平滑,具有较好的正弦度。     

最速下降法在孔径合成辐射成像中的应用

孔径合成辐射成像系统通过对空间频率域测量到的可视度函数进行处理得到空间亮温.在理想情况下,可视度函数和亮温之间是傅里叶变换关系,可用IFFT反演成像;然而由于实际系统的不完善性,IFFT重构的图像会有较大的噪声.本文通过对系统的不完善性进行建模,提出用矩阵计算理论中的最速下降法来重构亮温图像,该算法是用迭代法求得问题的最优解.仿真实验证明,对于不相容和相容问题该方法都能有效的重构场景亮温,在一定程度上可以应用于实时成像.     

基于分布式MIMO雷达的检测前跟踪算法研究

近些年来MIMO雷达技术正在逐步兴起并得到了快速发展.因其能够充分利用空间分集和波形分集,所以对弱小目标和雷达截面积闪烁目标都有很好的检测性能.为达到提升对弱小目标的检测概率,运用动态规划将检测前跟踪思想引入MIMO雷达系统,提出了基于MIMO雷达的检测前跟踪方法.MIMO雷达的空间分集特性能够降低检测前跟踪回波积累的时间,从而提高雷达系统对机动目标的检测概率.仿真实验结果表明,基于MIMO雷达的检测前跟踪方法检测性能良好,有效提升了检测概率,是一种有效检测机动弱目标的方法.     

基于直线电动机的位置伺服控制系统

介绍了基于数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)控制的直线电动机位置伺服系统,应用于电火花小孔成型机上微细异型孔的加工。位置伺服控制的精度对加工工件的质量有很大的影响。在控制策略上采用PID控制,可通过调整PID参数使系统获得理想的动态性能。对PID参数进行了仿真,通过仿真及矫正后的波德图对比,系统获得良好的动态性能。     

中频逆变电源的主电路设计和多环控制仿真研究

介绍了单相全桥式的400Hz中频逆变电源主电路中主要器件参数的设计过程,为了提高输出波形质量,文章采用了多环控制策略,并分析了其控制原理,最后用MATLAB软件对该系统做了仿真研究。仿真结果表明,逆变电源输出波形具有良好的动静态性能。     

纤维增强树脂基复合材料输电杆塔材料选型

纤维增强树脂基复合材料是输电杆塔结构较理想的材料.通过对纤维增强树脂基复合材料纤维、树脂、加工工艺、产品形式等方面的广泛调研,对比分析了各种纤维、树脂的基本力学性能及优缺点,从力学性能和成本角度探讨了各种复合材料型材在输电杆塔工程中的应用可行性,最后推荐了适合输电杆塔结构采用的复合材料原材料及成品形式.     

基于融合动态加权的光电经纬仪交会定位方法

传统的交会定位公式是在假设飞行目标为点目标的前提下推导的理想模型公式,而实际两台经纬仪观测同一目标时其主光轴并不交于同一点,这就会带来较大的模型系统误差。因此,提出了基于融合动态加权的光电经纬仪交会定位方法,详细介绍了该方法的模型以及确定融合动态加权系数的原则,并采用仿真数据,对本文方法和传统方法的定位精度进行对比分析,经实验验证,本文方法精度高于传统方法,具有较大的工程实践价值。     

基于压缩感知的雷达目标辨识

针对弹道导弹中段飞行过程中产生的自旋和进动特征,首先建立了目标的微动和回波模型,分析了自旋和进动两种运动模式,详细推导了微动产生的微多普勒频率的数学公式,获得的二维时频图与理论上一致,验证了模型的正确性.然后针对低脉冲重复频率(LPRF)可能产生的微多普勒模糊,利用压缩感知,重构了信号微多普勒,解决了模糊问题,由此减小了雷达处理信号压力.并在此基础上求取了不同运动方式下,自旋和进动的运动周期.实验结果表明,本方法获得了较好效果以及在目标识别运用上的有效性.     

考虑多风电场黑启动价值的机组恢复顺序双层优化决策

大规模风电的接入为当今电力系统能源格局带来根本性变革,同时对大停电后电力系统恢复进程产生巨大影响。针对含多风电场的待恢复电力系统,文中首先构建了考虑空间集群效应的多风电场出力典型场景的确定方法及多风电场黑启动价值评价函数,并提出以综合净收益函数为评价标准的机组恢复顺序双层优化模型。上层模型求解当前电力系统可恢复的初始目标集,缩小恢复策略的求解范围,下层模型从该初始目标集中求取综合净收益最大的风电机组与火电机组恢复顺序组合,并根据动态可恢复节点重要度求解恢复路径。最后,在含风电机组的IEEE 39节点系统中验证了所提决策方法的有效性。     

A novel scheme for global scattering center modeling of radar targets

A novel scheme for extracting the global scattering center model of radar targets is proposed in this paper. The 2D/3D scattering center models can be reconstructed based on the wideband measurements at different viewing angles. The sphere spreading of the 1D scattering center projections is exploited. The 1D-2D/3D scatterer map (OTSM) is designed to manifest the high dimensional scattering characteristic of radar targets. The Hough transform and the least squares method are used to extract the stable scattering centers and their scattering coefficients. This modeling method does not need a high density of the spatial grid, which greatly cuts down the necessary original data. The model built in this way describes the stable point scattering mechanisms in a large spatial extent and can be extrapolated to other frequencies in the optical region. Examples verify the validity of both the model and the method. __________ Translated from Chinese Journal of Radio Science, 2007, 22(3): 436–441 [译自: 电波科学学报]