超声电机驱动的轻量化扫描机构高精度控制

为实现卫星高分载荷扫描驱动机构的轻量化,以超声电机为驱动部件,设计了一款扫描驱动机构,质量仅为传统的步进电机加谐波减速器驱动方案的15%。构建了扫描驱动机构驱动控制器,配合21位绝对式光电编码器作为位置反馈传感器,对扫描驱动机构高精度控制方法进行了研究。针对超声电机在精密控制中的非线性及时变性,在对比总结比例、积分、微分(PID)控制、模糊控制、神经网络PID控制算法的基础上,设计了一种基于专家规则的PID控制器,并结合超声电机实时温度作为前馈控制在线调节控制器控制参数,最后进行了指向控制和速度稳定度实验研究。实验结果表明:令扫描驱动机构指向20°时,稳态指向精度优于2″,在3.3r/min情况下扫描驱动机构速度稳定度优于±1%,能够满足卫星载荷对扫描驱动机构高精高稳的控制需求。

基于不同压力下的Einstein制冷循环系统性能分析

基于改进的Einstein制冷循环系统,对气泡泵及整个制冷系统进行理论建模。根据两相流均相流理论,对工作在弹状流情况下的气泡泵进行性能计算,得到不同压力下气泡泵的最大提升效率。并将其代入系统热力学模型,利用EES软件模拟探究了压力在(3~5)×10~5范围内变化时,系统的主要运行参数变化对性能的影响情况。结果表明,在系统压力较低(3×10~5Pa)的情况下,制冷系统的COP有较为理想的数值;不同压力下蒸发温度对系统性能的影响远大于冷凝温度;随着发生温度的增加,系统性能存在一最大值,且压力越小系统的COP也越高,更有利于利用低品位热源(356~390K)。研究结果为Einstein制冷系统关键运行参数的选择提供了可靠的参数选取原则及依据,为系统各部件的设计乃至进一步的改进优化指明方向。

纳米铜/微胶囊复合体系相变过程及传热特性

针对相变材料的微胶囊化过低的导热性能限制了其大规模应用,通过将具有优良导热性能的纳米铜粉末(CNPs)填充在微米级相变微胶囊颗粒间,构建CNPs质量分数1.0%~8.0%的复合相变体系,研究复合体系相变过程和相变传热特性。研究结果表明,相比于微胶囊相变材料,复合相变体系有效导热系数随CNPs含量增加而提高,有效热扩散系数、相变速率与相变焓值随CNPs含量增加而先减小后增大,且有效热扩散系数与相变速率变化趋势基本保持一致,均在CNPs质量含量1.0%时出现增长的转变,且在CNPs质量含量低于3.0%时两者的数值均低于微胶囊相变材料,而复合体系相变温度则不受CNPs影响。

液相/微胶囊复合体系相变特性实验研究

相变微胶囊材料因其环保性与经济性的优势,已成为相变储能领域的研究热点,但其导热性能过低,严重限制了相变微胶囊材料的推广与应用。本文分别用无水乙醇和蒸馏水填充于微胶囊的颗粒间隙中,获得复合相变体系,研究了无水乙醇和蒸馏水体积分数分别为20.0%、40.0%、60.0%时复合体系相变特性。实验结果表明,相比于空白体系,两液体填充复合体系的相变速率均有明显提高,无水乙醇/微胶囊复合体系相变速率提升了87.5%~266.7%,微胶囊/蒸馏水复合体系提升了125.0%~368.8%。蒸馏水对微胶囊材料的强化效果优于无水乙醇,同时两复合体系的相变速率均随着填充液体体积分数的增加而上升。研究结果对微胶囊相变强化技术的发展提供了理论指导。