船舶电气工程专业毕业学员质量评价体系建立研究

近年来,国家对海军建设日益重视,各种新型舰船陆续下水。机电部门作为舰艇上最大的作战部门,具有装备数量多、种类多和维修复杂等特点,这些都对机电干部个人素质和能力提出了更高要求,为了深入了解和掌握电气工程专业毕业学员能否胜任舰艇机电干部岗位人才需要,以便优化学员培养水平,必须建立合理的电气工程毕业学员质量评价体系。

船舶电气工程专业人才培养模式与知识体系研究

随着全球化的发展,远洋船舶数量和吨位不断增加。船舶动力系统大多由机电干部负责管理、使用和维护,这对电气工程专业机电干部的个人素质和能力提出了更高要求。为了深入了解和掌握电气工程专业毕业学员能否胜任船舶机电干部岗位人才需求,文章通过调查问卷方式获取电气工程专业人才培养模式与知识体系的优点和存在的问题,作为后续工程专业人才培养模式教学改革的依据。

基于工程案例的工程电磁场教学实践探讨

在工程电磁场课程教学中,结合电磁场在工程应用上的实例,适度变形、简化地引入课堂教学,可以帮助学生将理论知识与工程实例相结合。基于工程案例的工程电磁场教学实践能充分调动学生的学习积极性和学习兴趣,同时体现学生参与教学的主体性,有效增强学生分析问题和解决问题的能力,真正实现“学以致用”的教学目的。

新型刚柔耦合爬壁机器人虚拟样机建模与仿真分析

对于具有刚柔耦合性质的船用爬壁机器人在建立虚拟样机时,履带为多柔性体连接件,刚性体与柔性体机构之间难以建立配合关系及动力学约束,从而导致其不能完成仿真运动。针对此问题,文中依据DAE建模原理和SI2积分求解法提出刚柔分离建模方案。设计了刚柔耦合爬壁机器人,其由刚体性质的车体框架和柔体性质的履带移动机构组成。通过此建模方案有效地完成了机器人的多体动力学虚拟样机建模和仿真,联合仿真结果表明:机器人的越障能力提高了3 mm。基于此虚拟样机模型完成了实际样机的制作与试验,验证了此刚柔耦合爬壁机器人设计的合理性及刚柔分离建模方案的可行性,为履带式机器人领域的多体动力学虚拟样机建模提供了新方案。

“以学生为中心”的电力电子技术课程实践教学

在新工科背景下,针对电力电子技术实验课程存在的学生思考探索少、学习获得感不高、实验报告形式固化等问题,课程组开展了“以学生为中心”的实践教学改革,即通过调整学习目标,改进以往的教学方式、同时优化评价方式来提高学生的学习积极性和学习效果,通过调研反馈发现“以学生为中心”的实验改革能够提高学生参与度,激发学生的挑战性,并能使学生更加深刻地体会到电力电子技术在实际中的作用和意义。

新时代军地院校合作育人模式探索

为保证军地院校研究生能够更好地满足军队和社会对高水平研究和应用人才的需求,开展军地院校合作育人育才模式探索迫在眉睫。通过分析目前军地院校合作育人存在的主要问题,在充分借鉴校企协同育人模式的基础上,围绕军校优势科研资源给出了适合军地院校合作育人的“双导师制”教研模式、军工项目合作模式及军地院校合作育人专家库模式。从多角度全方位分析了三种合作育人模式的可取之处,并进一步讨论了适合这三种育人模式的相关配套建设。

海军舰船电子装备维修保障系统网络化研究

随着当前网络技术的发展和舰船电子装备维修保障的需求,网络化已经成为海军舰船电子装备维修保障系统的发展趋势和特征。论文就实现海军舰船电子装备维修保障系统的网络体系结构及其所涉及的关键技术进行了详细阐述。

高等院校船舶电气专业技术人才培养策略分析

目前,高等院校的船舶电气专业十分热门,各单位对该类人才的需求亦在不断提高。这就要求院校需结合本专业的实际情况,找出人才培养存在的不足,制定有针对性的解决对策,方可实现对优秀人才的培养。

长波悬挂天线电气性能及调谐仿真分析

针对岸基固定天线、气球天线和机载拖曳天线三种长波发信天线机动性差、保障要求高的缺点,结合海洋环境的使用特点,提出了两种长波悬挂天线的模型并进行了仿真。具体地,详细研究了天线的阻抗特性和天线效率,对比分析了天线倾斜、电长度变化和是否接入海水对天线电气性能的影响,为天线调谐器的设计和天线的选择提供了依据。此外,采用以调电感为主的调谐方法,设计与之适配的调谐网络,确定了匹配网络的元件参数值,使其通过单片机自动控制调谐,准确快速。

封面图片说明

封面图片来自本期论文“湍流条件下氧的传质过程对舰船混合电场的影响”。图片包含了潜艇腐蚀电场三维模型示意图、一定深度下的潜艇腐蚀电场模值分布图、仿真潜艇表面流速及氧浓度分布图。为研究航行状态下舰船腐蚀电场变化规律,基于电化学原理及流体动力学相关理论,分析湍流流场、舰船电场等多物理场耦合建模理论基础,结合轴频电场中舰船轴系机械结构等效电路电阻变化规律,最终采用边界元法建立了湍流介质条件下潜艇腐蚀混合电场模型,分析不同螺旋桨转速及介质流速下舰船静电场及轴频电场变化规律。研究结果表明:随着潜艇航速及对应螺旋桨转速的增加,舰船腐蚀静电电场显著增大,但增长率逐步下降,同时航速对舰船轴频电场影响较小。

BDS快速钟差预报方法对比分析

随着北斗卫星导航系统(BDS)的全面开通,研究适用于BDS卫星原子钟的钟差预报方法具有重要意义。针对BDS卫星钟差数据的特性,首先对常用的多项式模型和灰色模型进行介绍推导,然后尝试引入指数平滑法进行快速钟差预报,结合算例对比分析各模型的预报精度和特性规律,结果表明:多项式模型在BDS快速钟差预报中能够取得良好效果,平均预报精度好于其他模型;灰色模型受卫星原子钟类型影响较大,短期预报精度有明显波动;指数平滑法在短期预报中的精度略差于多项式模型,针对性能较差的钟的预报效果要好于灰色模型,在长期预报中的预报效果还有待进一步研究。

混合型直流熔断器用灭弧熔断器单元低过载电流开断特性优化设计研究

灭弧熔断器单元是混合型直流熔断器的重要组成部分,其承担着为高速开断器提供介质恢复时间及直流灭弧开断功能,由于直流灭弧熔断器开断低过载电流能力较弱,易出现过热、喷弧等故障导致开断失败。该文针对这一问题,结合仿真与试验分析直流灭弧熔断器低过载电流开断困难机理,并在此基础上提出设置熔体薄弱狭颈的解决方案,改进设计了额定2000V/1600A混合型直流熔断器用灭弧熔断器单元,进行故障电流开断试验,试品成功开断了2k A低过载电流及7k A短路电流,验证了改进方案的正确性,相关结论可应用于混合型直流熔断器灭弧熔断器单元的设计,能有效提升混合型直流熔断器的保护能力。

基于磁动势平衡分析的多相感应电机容错控制

变频器供电的多相感应电机系统中,由电力电子器件损坏造成的绕组开路是一种常见故障,而多相电机系统可以利用其冗余性高等特点,采用容错控制使多相感应电机在出现绕组开路故障时继续平稳运行。本文通过对五相感应电机缺相前后磁动势的对比分析,得到转矩脉动最小时剩余各相绕组中电流必须满足的条件,在此基础上,建立电机缺相后的模型方程,提出基于磁动势平衡分析的容错控制方法。对所提方法分别进行仿真和实验验证。实验结果表明,由于该方法充分考虑了基波和3次谐波之间相耦合带来的影响,可以大大减小缺相后的转矩脉动。

钢丝绳隔振器结构抗冲击设计与优化

为了提高钢丝绳隔振器的抗冲击能力,对现有舰用钢丝绳隔振器进行了基于橡胶材料的结构改进,并通过建立相应的有限元模型完成了模态分析和冲击响应仿真计算。计算结果分析表明:改进后的隔振器在振动特性方面与原隔振器相差不大,能保证隔振器应有的隔振效果,而在抗冲击方面,改进措施能够大幅度下降隔振器连接设备所受的冲击加速度峰值,并且改善了冲击响应时域曲线形状,以便于更有针对性地进行隔振器结构抗冲击优化。

MEMS陀螺的抗野值自适应滤波降噪方法

针对微机电系统(MEMS)陀螺随机漂移较大及量测信息中野值对滤波的不利影响,提出了一种抗野值自适应滤波降噪方法。该方法采用Allan方差信息估计量测噪声方差参数,避免了Kalman滤波器与量测噪声估值器之间的相互关联,能有效抑制滤波发散。在此基础上引入新息抗野值算法,通过修正新息去除野值的不利影响,增强对随机漂移的滤波效果。实测数据试验结果表明,采用该文方法滤波后的MEMS陀螺输出信号均方差及角度随机游走都比滤波前明显降低,验证了提出的滤波方法在MEMS陀螺降噪中的有效性。

基于电磁耦合双线圈模型电磁斥力机构结构参数的优化分析

针对现有电磁斥力机构等效计算方法无法有效应用的问题,提出了一种电磁耦合双线圈模型的等效计算方法。等效模型主要包括驱动回路与感应回路两部分,在基本电路方程之外,引入了电磁斥力与机械运动的计算。通过合理的简化,对等效模型中集肤深度、线圈电阻、线圈自感、线圈互感等参数进行辨识。在此基础上,以某型1 000 V/400 A电磁斥力机构样机为算例,采用时域迭代的离散算法较为系统地分析了两线圈内径、径向厚度以及斥力线圈匝数、轴向厚度等对机构效率和动子行程的影响规律。所得到的规律性认识可有效指导电磁斥力机构的优化设计。

基于直线式移相变压器的多重叠加逆变系统

在多重叠加逆变系统中,为了克服传统的移相变压器绕组设计复杂、不能实现精确匝数比、不易拓展等缺点,提出了将直线式移相变压器应用于多重叠加逆变系统。分析了直线式移相变压器的气隙磁场分布,介绍了基于直线式移相变压器的多重叠加逆变系统的基本原理,设计了可以削弱三相不对称问题的绕组结构。通过仿真优化气隙提高系统的逆变效率,最后进行了仿真和实验验证。仿真和实验结果表明,所设计的逆变系统可以输出电能质量较高的三相交流正弦电压,且逆变系统效率较高,验证了将直线式移相变压器应用于多重叠加逆变系统这一方案的可行性。

船舶电力推进系统稳定性分析

为获得变频驱动感应电机调速系统低频振荡产生的原因,以实验室一套船舶电力推进系统为例展开研究。建立了基于小扰动的感应电机、变频器及船舶电力推进系统的数学模型,分析了死区时间对系统稳定性的影响。利用根轨迹分析方法,通过解析计算与仿真分析绘制了系统的不稳定区域。讨论了电机定子电阻和漏感变化对系统稳定区域的影响,进行了试验验证,试验结果与解析计算得到的不稳定区域吻合较好,证明所建立的船舶电力推进系统小扰动数学模型以及采用的系统稳定性分析方法是正确可行的。

基于WPS/GPS/MIMU组合的无缝定位技术研究

低成本、低精度的微型惯性测量组合(MIMU)虽然能完全自主地输出定位信息,但是随着时间的积累,本身的误差将会变大,即只能够在短时间内保持高精度;而全球定位系统(GPS)存在着如室内环境下无法有效提供连续定位信号的缺陷;因此将GPS和惯性导航结合起来,再加入无线定位系统(WPS)达到了无缝定位的要求;文章根据不同的定位场景,设计了相应的解决方案,并采用WPS/GPS/MIMU的组合方式来实现无缝定位;最后基于各误差系数设计了轨迹发生器和卡尔曼滤波器,并对GPS不稳定时的无缝定位系统进行了数字仿真;结果表明,与传统的定位方式相比,此方法增加了定位的适用范围,达到了无缝定位的要求。

强跟踪扩展卡尔曼滤波及其在捷联惯导初始对准中的应用

针对在模型失配和观测噪声干扰情况下常规滤波器出现精度下降甚至是发散的问题,提出了基于自适应多重渐消因子的改进方法,即通过计算新息序列协方差的估计值确定多重渐消因子,提高当前观测量对滤波器的修正作用。仿真及实测实验结果表明:该算法可以有效抑制滤波发散,同时保证其快速收敛以及高精度估计。