基于参数辨识的电动舵机系统健康仿真和评估

针对目前电动舵机系统故障诊断方法不能有效预测缓变故障,提出基于舵机系统模型的状态变量检测法对飞行器常用的执行机构电动舵机系统进行健康分析与仿真评估。分析电动舵机系统子系统电机本体、控制器、传动机构的常见故障,对其中反映系统性能的关键参数进行数学建模;通过对系统注入不同的健康参数得到相关故障状态下的状态变量特征,进而作为定位故障源的知识库,引入健康因子评估故障参数的变化趋势;仿真算例选择电机本体的主要物理参数电机绕组阻值和反映永磁体性能的电机力矩常数作为健康因子,通过定位知识库建立的健康因子评估算法验证了方法的可行性。     

永磁磁通控制型混合励磁开关磁阻优化设计

针对开关磁阻电机低功率密度和低材料利用率的问题,为了进一步优化电机的转矩特性,将永磁体应用在开关磁阻电机之中,设计了一台三相12/10极永磁磁通控制型混合励磁开关磁阻电机。在分析该电机结构和工作原理的基础上,采用电机设计理论对该电机进行结构设计,并且采用有限元软件进行仿真。在瞬态场条件下验证了该模型的正确性,在稳态场条件下仿真得到电感特性曲线、磁链特性曲线和转矩特性曲线,建立了精确的非线性模型。仿真结果表明该电机的转矩特性得到了明显提高。最后,采用遗传算法对电机主要结构参数进行了多目标优化设计,进一步提高了该电机的平均转矩并降低其转矩脉动。     

分布式电驱动履带车辆容错分配控制策略

分布式电驱动履带车辆的驱动电机数目多、分配维数高,主电机故障时,会严重破坏行驶的平顺性和稳定性,影响驾驶安全.针对主电机故障时动力重分配的问题,采用一种规则与故障因子约束分配律相结合的分配方法,提出了一种容错分配控制策略,提高电机故障时的动力性和安全性.然后构建了Matlab与RecurDyn联合仿真模型,进行了主电机故障时的直线和转向行驶仿真实验,表明所提出了容错控制策略能够大大提高车辆行驶的安全性和稳定性.     

一种用于车载无人机弹射的直线感应电机设计

电磁弹射技术是一种高效可靠的加速驱动方式,将电磁弹射技术运用于车载无人机弹射上,具有机动灵活、通用性强等优点。首先,对车载无人机弹射的直线感应电机和端部效应进行了介绍;然后,根据无人机弹射加速指标要求,设计了一种用于车载无人机弹射用的双边直线感应电机;最后,使用有限元的方法进行了仿真,并对不同电流大小和频率下的加速过程进行了对比。仿真结果表明：该电机达到了无人机加速弹射指标要求。     

电动舵机动力学与旋转导弹转速关系研究

利用准弹体坐标系下舵机环节传递函数,推导了由舵机延迟而产生方位误差的表达式。将此方位误差等效为控制回路耦合,通过分析横向偏差和视线角速率等性能指标,得到旋转弹转速和电动舵机无阻尼自振频率的约束关系,为旋转弹转速设计和电动舵机设计提供参考,具有一定的理论和工程价值。     

军用车辆轮毂电机位置传感器故障检测及容错控制

针对电传动装甲车辆恶劣工况下轮毂电机位置传感器容易产生故障问题,基于脉振高频电压注入法构建了位置传感器故障检测及容错控制系统.通过分析故障时位置传感器输出信号出现的幅值不平衡故障或正交不完全故障,采用阈值检测法实现故障检测,并使电机由有位置传感器控制切换为无位置传感器控制.仿真及实验结果表明,故障发生时,系统能够迅速检测出故障并进行容错控制,有效抑制了电机转速及定子电流的持续振荡.     

数字化电动舵机测控系统设计

舵机作为导弹飞行控制系统的执行机构,接收飞行控制系统指令驱动空气舵偏转,调整导弹的飞行姿态和轨迹,实现对导弹的飞行控制。舵机的性能直接影响导弹的总体性能,影响导弹的飞行品质和制导精度。随着伺服系统的发展和数字化控制技术的应用,数字化电动舵机已在导弹研制中得到广泛应用。设计了一套基于DSP与FPGA的数字化电动舵机测控系统,从总体设计、电源设计、控制电路、驱动电路、测控软件等几方面介绍了测控系统的组成。该系统可以验证不同控制算法对电动舵机的控制效果以及实现对电动舵机的功能测试和性能分析。     

多绕组电励磁双凸极发电机特性分析

运用余度技术,通过在一台电励磁双凸极发电机定子上设置高低压共四套电枢绕组,构成多绕组电励磁双凸极发电机.用有限元分析法和Ansoft软件对该发电机电磁特性进行了仿真,仿真结果与理论分析一致.对低压和高压绕组分别进行了外特性和调节特性的实验,实验结果表明:电机在工作时具有较好的稳态和动态性能,适用于通用化、模块化的航空地面电源的研制.     

舵机弯矩电动加载测试系统的设计

针对舵机测试需求,设计了一种弯矩电动加载测试系统.系统以直流电机为执行元件能够实现几百到几万牛力加载,介绍了系统的工作原理和机械结构,分析计算了弯矩加载对其他力矩加载的干扰和系统影响,从测试技术要求上论证了方案的可行性.最后进行了理论分析和研究,建立了加载系统的数学模型,基于PID控制算法,进行了计算机仿真.仿真结果表明,能够满足系统预定的性能指标要求.     

基于无阀直驱技术的坦克火炮高低向电液稳定器研究

运用无阀直驱技术设计了一种新型的坦克火炮高低向电液稳定器。论述其工作原理和特点，进行合理简化并建立系统模型，对系统进行了仿真分析。仿真结果表明，该系统具有良好的稳态和动态性能，对新型坦克火炮高低向电液稳定器设计具有实际意义。     

无人机系统控制站操作容错控制技术

通过对国内外无人机系统控制站操作容错技术发展现状及大量实际飞行操作经验的总结和分析研究，明确了现阶段无人机控制站操作容错控制技术主要涵盖了操作软件容错、控制站面板容错和操作界面布局容错等三个维度的核心问题。并从设计依据和原则入手，提出了无人机系统控制站操作容错设计的要求，分别针对软件容错设计、面板容错设计、操作界面容错布局要求进行了分析，可为无人机控制站操作容错设计提供有益参考。     

结合振动特征优选和GWOA-XGBoost的电机轴承故障诊断

为解决电机轴承故障状态难以识别,从而造成诊断精度不高的情况,提出了一种基于信号特征提取与极限梯度提升算法(extreme gradient boosting, XGBoost)结合的电机轴承故障诊断模型。使用优化的变分模态分解获得振动信号的固有模态函数(intrinsic mode function, IMF)分量,再基于多尺度熵理论计算各IMF分量的多尺度熵值进行特征重构。在鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm, WOA)中引入遗传算法的选择、交叉、变异操作对WOA进行改进。用改进的WOA算法对XGBoost的超参数进行寻优,获得了帮助XGBoost取得最优分类效果的超参数组合,将7种不同故障类型的振动信号进行重构后输入优化的XGBoost模型进行故障诊断。实验结果表明,所提GWOA-XGBoost模型的电机轴承故障诊断精度能够达到97.14%,相较于传统诊断方法,性能提升效果显著。     

基于Maxwell2D和Simplorer的永磁同步电机退磁模型设计

永磁体退磁故障是永磁电机的常见故障,对电机退磁故障进行早期检测和诊断可以有效防止灾难发生,具有重大意义。建立不均匀退磁故障状态下的Maxwell2D电机模型,利用仿真软件Maxwell2D与Simplorer构建永磁同步电机联合仿真系统,分别对电机的正常状态模型与退磁故障模型进行仿真,并对相电流信号进行分析。利用EMD-LSSVM变换建立的故障诊断模型对不同程度的退磁故障进行诊断。仿真结果表明:该模型可以精确地识别出微弱的退磁故障,验证了联合仿真退磁模型的正确性。     

RBF神经网络在异步电机故障诊断中的应用

将径向基(RBF)神经网络应用到电机的故障诊断中,建立了异步电机的RBF神经网络诊断模型。为了克服RBF神经网络学习算法的不足,引入了差分进化(DE)算法,并且利用了差分进化(DE)算法的全局搜索能力来优化RBF神经网络基函数的中心、宽度以及网络的连接权值,以获得最优的网络模型。仿真结果表明优化后的RBF神经网络的泛化能力和诊断精度都得到了大幅度提高。     

旋转永磁式机械低频天线的系统设计与验证

为实现低频电磁发信系统的小型化和低功耗,面向旋转永磁式机械天线的理论研究和技术实践,提出了基于多物理场耦合仿真的系统设计和性能校验方法。设计了包含永磁磁源、高效驱动电机及其控制器在内的旋转永磁式机械天线系统方案。研制了实验样机,并对其系统性能和近区磁场进行了实验测试,验证了相关设计方法和系统方案的可行性与有效性。结果表明,该样机的磁场场强和尺寸等主要指标达到了美国“机械天线”项目在射频穿透技术领域的要求,为旋转永磁式机械天线方案研究和样机设计提供了一种可行思路。     

音圈电机驱动的超精密快刀伺服系统的性能研究

基于快刀伺服系统的超精密金刚石车削加工技术是光学自由曲面高效率、高精密的加工手段。本文介绍了一种新的音圈电机驱动的超精密快刀伺服系统,行程达到30mm,最大加速度为920m/s₂。通过实验手段获得了系统的运动模型,来用于控制器的设计。针对一类典型的光学自由曲面-微透镜阵列进行了加工,并对加工结果进行了测试与分析。测试结果表明,所研制的快刀伺服系统达到了加工技术要求,为以后该系统在实际加工中更广泛的应用研究打下了基础。     

不同电流波形下永磁推进电机电磁转矩的时步有限元计算

以12相永磁推进实验样机为研究对象,介绍了其结构特点及运行控制模式,建立了该电机的时步有限元仿真系统.采用有限元法对正弦波、方波、梯形泼电流波形下的永磁推进电机电磁转矩进行了数值计算,给出了不同电流下的功角特性曲线.研究结果表明,对于电枢反应较强的12相永磁推进电机,在通常功角范围内通入正弦波电流可产生较大电磁转矩.     

气隙磁密3次谐波对电机振动噪声的影响

针对电机的电磁振动噪声问题,发现了提高电机气隙磁密的正弦性不一定能够降低电机的振动噪声。鉴于此,分析了引起电机振动和噪声的主要力波阶次和频率,并探究了气隙磁密3次谐波与电机振动噪声的具体函数关系。为了分析引起电机振动和噪声的主要力波阶次和频率,在利用解析法的基础上排出力波表,确定了主要噪声源。为了探究气隙磁密3次谐波对电机振动噪声的影响,建立了气隙磁密及径向力波的数学模型,并通过遗传算法求解了电机气隙磁密3次谐波的最佳幅值。分析结果显示,提高气隙磁密正弦性不一定能够降低电机振动噪声,气隙磁密3次谐波在一定范围内存在最优值使得电机振动噪声最小。分析结果为低噪声电机的设计提供了参考依据。     

动圈式永磁直线直流电机的精英保留多种群遗传优化算法

为了实现陆基无人机电磁弹射器高机动性及其直线弹射电机的高功率密度,针对动圈式永磁直线直流电机,提出精英保留的多种群遗传算法(Multi-Population Genetic Algorithm with Elite Retention, MPGAER)的电机最大功率密度优化方法。以磁通密度和电流密度为约束条件,利用其搜索能力强、收敛速度快的特点优化电机的结构参数,并与磁路法初始设计结果和传统遗传算法优化结果进行比较。结果表明:与磁路法初始设计相比,MPGAER能使电机质量减少6.25%,功率密度提高10%,电机动态性能得到提高;MPGAER优化设计的电机功率密度高于遗传算法设计结果,所提方法有效地解决了在优化过程中出现易收敛于局部最优点和寻优效果差的问题。     

无人飞行器Ad Hoc网络中容错节点移动控制算法

针对无人飞行器Ad Hoc网络的容错设计需求,基于UAV节点的可控移动特性,提出了一种基于强化边启发的节点移动控制算法.首先采用文化基因算法对给定通信网络对应的拓扑图进行搜索,求解使图获取顶点2 -连通属性所需新增的最小成本强化边组合.以强化边为启发,将连接的节点移动到彼此通信范围内来实现强化边,同时以这些节点为leader,采用基于一致性算法的leader-follower控制算法移动其他关联节点,使变化后的网络为顶点2-连通,从而实现网络容错.仿真实验结果表明算法的可行性与有效性,节点总的移动距离少于用于对比的块移动算法和紧缩算法.