空心和Halbach永磁直线同步电机的牵引力和法向力分析

针对由空芯线圈和Halbach永磁结构组成的直线同步牵引电机,提出其牵引力和法向力的一种解析计算方法.首先从相同结构的旋转电机出发,推导得到其牵引力和法向力的解析计算公式;然后,将所得结果推广到直线电机结构,得到基于空芯线圈和Halbach永磁结构的直线同步电机牵引力和法向力的计算方法.所得解析解的有效性由有限元分析软件Ansoft Maxwell得到验证.此方法为基于空芯线圈和Halbach 永磁结构的直线同步电机的结构设计和性能分析提供了基础.     

大推力六相直线感应电动机数学模型及工作特性

为深入研究适用于大推力密度场合的新型动初级六相直线感应电动机的性能,对其数学模型及工作特性进行了研究。首先,将该电机初级绕组布置于动子上,提高了电机的效率和功率因数;然后,建立了abc坐标系和dq0坐标系的基本数学模型,据此阐述了电机内部复杂的电磁耦合关系;最后,基于T型等效电路,分析了大推力六相直线感应电动机的工作特性并进行了试验。试验结果与计算结果吻合较好,验证了模型的正确性。     

条（环）状干摩擦阻尼器的微滑移数值模型

提出一种求解弹性条(环)状阻尼器微滑移接触运动的数值方法。将阻尼器和外部激励历程在空间和时间上离散,将相同数量的干摩擦触点布置于离散阻尼器上;把接触运动判据应用到各离散接触点,确定其运动状态并修正刚度矩阵,求解整个阻尼器的平衡方程。该方法避免了有限元软件求解含摩擦接触问题的迭代过程,从而保证了求解的可执行性。同时,克服了微滑移模型理论解法对法向载荷分布规律及载荷时变性的限制,为求解具有局部性以及时变性的法向载荷的结构动态响应提供了更为精确的边界条件,从而可提高结构频响分析的准确性。应用多谐波平衡法分别计算宏滑移和微滑移阻尼器约束下的结构动态响应,发现在结构减振中,微滑移模型能够适应更宽范围的法向力。     

多段式初级铁芯圆筒型永磁直线电机齿槽力研究

针对永磁直线电机的推力波动问题,首先针对整数槽绕组多段式初级铁芯结构圆筒型永磁直线电机,提出了采用初级铁芯依次沿纵向移距的方法削弱电机的齿槽力,并基于能量法推导了初级铁芯模块移距法削弱齿槽力的机理,给出了初级铁芯模块移距的计算公式;其次,针对初级铁芯模块移距引起各段相电动势的分布的情况,给出了空载电动势等效分布系数的计算公式;最后,进行了有限元分析及试验。结果表明:初级铁芯模块移距后,电机的齿槽力得到了有限的抑制,大大降低了空载电动势中的谐波含量,相空载电动势波形更加正弦化。     

侧向推力对PIF-PAF控制导弹的动力学影响研究北大核心

针对Aster导弹在PIF(pilotage inertial enforce)-PAF(puissance an frein)控制中的动力学问题,分析了侧向推力对导弹法向力、俯仰力矩、控制力的影响,建立了PIF-PAF控制导弹的纵向运动模型,采用小扰动线性化方法得到了PIF-PAF控制导弹的纵向扰动运动模型以及短周期运动模型。探讨了PIF-PAF控制提升过载响应时间的原理。解释了Aster导弹采用大面积弹翼、大面积舵面并将弹翼前缘后掠角设计为零的原因。     

侧向推力对PIF-PAF控制导弹的动力学影响研究

针对Aster导弹在PIF(pilotage inertial enforce)-PAF(puissance an frein)控制中的动力学问题,分析了侧向推力对导弹法向力、俯仰力矩、控制力的影响,建立了PIF-PAF控制导弹的纵向运动模型,采用小扰动线性化方法得到了PIF-PAF控制导弹的纵向扰动运动模型以及短周期运动模型。探讨了PIF-PAF控制提升过载响应时间的原理。解释了Aster导弹采用大面积弹翼、大面积舵面并将弹翼前缘后掠角设计为零的原因。     

分段供电六相圆筒式直线感应电动机数学模型

为研究新型分段供电六相圆筒式直线感应电动机的运行规律,针对其不对称运行的特点,采用磁动势理论推导了气隙中与空间位置无关的脉振磁场的电感矩阵表达式,通过将其引入abc坐标系下对称的电机数学模型,从而构建描述六相圆筒式直线感应电机不对称的数学模型。在Simulink环境下,采用隐式梯形法构建该不对称模型的系统仿真模型。对样机进行仿真分析和实验验证,仿真结果与实验数据吻合良好,验证了模型的正确性。     

浮式振荡立轴叶轮的三维效应影响

为研究振荡运动下立轴水轮机的三维效应影响，采用ANSYS CFX软件三维模拟立轴水轮机在不同展弦下的振荡运动（横荡、纵荡），并与二维模拟的立轴水轮机作对比，通过最小二乘法拟合计算得到水轮机推力和侧向力系数时域结果，分析得到不同展弦比下水轮机阻尼系数和附加质量系数。结果表明：随着展弦比增大，叶轮潮流能的转换效率逐渐增大；三维振荡叶轮的水动力载荷与叶轮展长呈正相关，当展弦比达到10时其水动力载荷及能量转换效率和二维的计算结果相当；三维水轮机水动力系数常数项和阻尼项随展弦比增大而增大。     

永磁无刷直流直线电机齿槽力补偿控制研究

永磁无刷直流直线电机的齿槽定位力对其低速性能影响很大,而单纯的设计方法不可能完全消除齿槽力的影响,为此,必须在控制系统中对齿槽力进行补偿。针对包含齿槽力模型的理想电机控制系统进行了理论分析,指出通过引入位置反馈环节可以消除齿槽力的不良影响。利用有限元分析方法计算了电机的推力和齿槽力波形,验证了低速条件下推力波动主要由齿槽力引起,并说明可以通过位置反馈来补偿推力波动。最后,提出将一个齿槽力周期分为多个区间,然后分段进行线性补偿的简易控制方法。该方法无需高精度的定位装置和复杂的控制算法即可实现对电机齿槽力的补偿,实验结果表明,所提方法能够有效抑制电机的推力波动。     

电磁发射用分段供电六相圆筒式直线感应电动机数学模型

为研究新型分段供电六相圆筒式直线感应电动机的运行规律，针对其不对称运行的特点，采用磁动势理论推导了气隙中与空间位置无关的脉振磁场的电感矩阵表达式，通过将其引入abc坐标系下对称的电机数学模型，从而构建了描述六相圆筒式直线感应电机不对称的数学模型。在Simulink环境下，采用隐式梯形法构建了该不对称模型的系统仿真模型。最后，对样机进行了仿真分析和实验验证，仿真结果与实验数据吻合良好，验证了模型的正确性。     

实际复摆的非线性振荡系统

本文建立了实际复摆振荡系统的非线性模型,并用一阶谐波平衡法导出各种特征状态函数,从而分析计算定常周期及其运动稳定性、稳定分支振荡的跳跃特性和最大振幅特性。本文利用可控力矩激振装置成功地实现了复摆的强迫振荡实验。实例表明不仅能准确地辩识实际复摆非线性模型的参数,而且实测到复摆的稳定分支振荡和跳跃现象,从而实验验证了实际复摆非线性振荡的理论分析。     

永磁直线同步电机Halbach阵列电磁激振力建模

为实现永磁同步直线电机Halbach阵列电磁激振力的精确计算,首先建立了考虑边端效应的伪周期电磁场子域解析模型,对永磁阵列电磁特性进行精确刻画;然后,基于永磁体磁能分布原理修正相互作用磁能表征式,继而推导出基于局部虚功位移法永磁体电磁激振力计算公式;最后,通过有限元验证了永磁阵列电磁场模型,并通过堵驻推力试验间接验证了电磁激振力计算的精确性。     

变推力火箭发动机动态响应特性的研究

本文介绍了以可变增益的快速响应电磁阀液压控制系统控制的变推力火箭发动机系统。文中重点对变推力火箭发动机的动态响应特性进行了理论分析和实验研究,并给出了满意的试验结果。     

圆筒永磁直线同步电机推力计算

针对轴向磁化圆筒永磁直线同步电机,提出了一种基于圆柱坐标的洛仑磁力体积分解析计算电磁推力的方法,并利用该解析法对无槽和有槽电机的电磁推力进行了较详尽的分析计算,得出了解析计算结果。然后,利用有限元分析法,对该计算结果进行了验证。两种计算结果完全一致,证实了该解析计算方法的正确性,该方法计算结果不受积分路径选择的影响,计算精度较高。     

长初级直线感应电机推力波动产生机理及验证

对于分段供电直线感应电动机,由于次级两端开断,次级感应涡流存在较大的不对称,仅控制初级电流对称,不能消除次级负序电流引起的两倍转差频率力波动。针对上述问题,基于推力波动产生的机理,分析了谐波注入后的推力组成,推导了注入谐波的频率。数值计算和有限元仿真结果表明:注入谐波后两倍转差频率推力波动显著减小,有效地抑制了直线电机不对称引起的两倍转差频率推力波动,证明了推力波动产生机理分析的正确性。     

基于多项式设计法的小推力轨迹设计

形状逼近法是小推力轨迹设计中的一种有效方法,然而现有的方法大都假定运动轨迹为某一特定的形状,而且没有考虑推力加速度的约束限制。针对小推力轨道交会问题,提出一种基于多项式的轨迹设计方法。结合极坐标系,建立基于多项式的三自由度轨迹运动模型,将轨迹设计问题转化为求解多项式的系数问题;根据运动模型推导轨迹的动力学特性,建立约束方程,并以消耗燃料最少作为性能指标,采用序列二次规划的方法对多项式的系数进行寻优计算。该方法不仅能求解多个形状设计参数不确定性问题,而且还能满足推力加速度的约束限制。仿真验证了该方法的正确性和可用性,该方法可为任务设计初步阶段的轨迹设计和燃料消耗预估提供一定的技术参考。     

弹用固体姿控发动机内弹道性能实验研究

姿控发动机用于提高导弹机动性能。确定了固体姿控发动机实验器的设计参数,给出了可重复使用的星形和管形装药实验器结构简图,描述了试验台和试验流程。分析发动机试验数据后认为点火药量、堵盖打开压强、推进剂药形分别影响内弹道曲线的爬升段、平衡段、拖尾段;根据试验现象认为胶体密封大于42MPa的压强不可靠,连接刚度不足使推力曲线出现振荡。     

空气动力和姿控发动机推力复合控制的弹体数学模型建立

建立了空气动力和姿控发动机推力复合控制弹体的数学模型,为理论弹道和控制弹道的计算提供了参考;同时采用小扰动法推导了俯仰通道和滚动通道的简化模型,为空气动力和姿控发动机推力复合控制系统进行初步设计提供了依据。     

小水线面双体船波浪中纵向运动性能模型试验研究

在拖曳水池里开展了小水线面双体船顶浪规则波中纵向运动模型试验,研究了航速和拖点垂向位置对船体纵向运动性能的影响。试验结果表明:不同航速下,船体的垂荡响应算子和纵摇响应算子均随着波长变化呈现出双极值;航速对垂荡响应算子极值的影响较小,对纵向响应算子极值的影响较大;除了短波中的共振区附近,拖点在重心时的运动响应算子与拖点在推力轴线时的运动响应算子相比有所减小。     

磁悬浮列车悬浮电磁铁设计研究

本文简要地介绍了日本HSST-03磁悬浮列车的悬浮电磁铁结构形式,并应用电磁场的基本理论和分析方法,对该悬浮系统电磁铁设计的主要公式进行了详细的推导;对设计中的气隙磁密、磁铁长度、气隙大小等主要参数的选择进行了分析;进而归纳出了该悬浮系统电磁铁设计的方法和步骤。此外,本文还给出了应用该设计步骤和方法设计完成的750kg悬浮电磁铁的理论计算与实验测试曲线。