面向AUV的永磁同步推进电机设计与优化

为了适应水下航行器推进电机在特殊工作环境和性能要求方面的需要,采用“场路结合”的电磁设计方法来设计内置式永磁同步推进电机(IPMSPM)的结构参数,并通过电磁计算软件确定了电机的电磁设计方案。然而,IPMSPM存在转矩脉动大、永磁体耗用量大、效率偏低等不足。针对这些问题,采用了“田口法”开展IPMSPM多目标优化设计研究,并根据多目标迭代优化结果调整初始设计值以确定设计的优化方案。最终,通过电磁场有限元仿真软件ANSYS-Maxwell建立了IPMSPM有限元模型,仿真实验表明,设计的IPMSPM在空载和负载工况下均满足设计要求,并且设计方案合理可行。

基于OBE-CIPP混合模型的高职航海类专业课程思政评价体系构建

为落实《高等学校课程思政建设指导纲要》文件精神,文章基于OBE-CIPP的理论内涵,综合分析了其与课程思政评价的高度契合性,构建了OBE-CIPP混合模型框架和课程思政评价指标体系,以期对高职航海类专业课程思政建设和人才培养产生积极作用。

基于安全的智能船舶轮机设备超冗余设计研究

常规的冗余设计不能充分保障智能船舶安全,需要进行轮机设备超冗余设计以应对其特殊的工作要求。轮机设备超冗余设计应该注重选择合适的对象、合适的设计工具,注意数据的可靠性、新能源、新设备、新技术应用情况以及一些非常规风险因素等。轮机设备超冗余设计提高了智能船舶建造科学性,注重船舶数据统计有效性,改变了船舶管理模式。

事件触发的自适应PID海洋水面船舶航迹跟踪控制

针对不确定动态和未知环境扰动情况下海洋水面船舶(marine surface vehicle,MSV)的航迹跟踪控制问题,在传统PID控制下,引入自适应神经网络和事件触发控制技术,提出一种不依赖船舶模型和环境扰动的事件触发的自适应PID控制方法来实现MSV航迹跟踪。Lyapunov稳定性理论分析结果表明,所提出的控制方法可以保证这个闭环控制系统所有信号的有界性,且可继承传统PID控制的优越性,同时可提高系统的鲁棒性。该研究结果不仅扩宽了PID控制的适用范围,而且为MSV航迹跟踪控制提供了新的设计方法。

具有参数辨识的船舶永磁同步推进电机无位置传感器控制

针对船舶永磁同步推进电机的无位置传感器控制需对电机参数进行修正以实现精确控制的问题,将模型参考自适应法用于永磁同步电机参数的在线辨识,运用龙格-库塔方法建立满秩的可调模型,基于Popov的超稳定性定理推导了自适应控制律,通过逐步识别完成了电阻以及电感参数的辨识,识别出的参数通过低通滤波器进行高频谐波过滤获取精准电机参数,将滤波后的电机实际参数用于算法反馈实现电机模型动态更新。软件仿真和实物平台均验证了MRAS参数在线辨识算法可以准确、有效地辨识出电机实际定子电阻和电感,具有参数辨识的船舶永磁推进电机无位置传感器矢量控制方案可行有效。

船舶永磁同步电机全转速范围无位置传感器控制

针对单一的无位置传感器技术无法有效控制船舶永磁同步推进电机的问题,给出了一种可在全转速区域实现混合无位置传感器控制的策略,分析了传统反电动势法(back electromotive force,BEMF)的缺陷,提出了一种改进的带补偿校正的BEMF,并将流频比(I/F)控制策略应用于解决BEMF不能在零速和低速下使用的问题,为了保证开环起动的带载能力和可靠性,增加了转子预定位算法,最后,提出了一种融合过渡方案来解决2种算法之间的切换问题。仿真和实验结果表明,该算法提高了永磁同步电动机转子位置和转速估计的精度,解决了船舶电力推进永磁同步电机全转速范围无法实现无位置传感器控制的难题。

基于校企合作的新型活页式实训教材的开发与应用

近些年,国家职教领域教材建设中鼓励以校企合作形式开发新型活页式教材,并配套数字化资源。文章对船电专业课程《船舶电子电气管理与工艺》的传统教材问题进行分析,并根据新型活页式教材特点与航运企业合作进行新型活页式教材开发的改革实践,以期提高教学质量,为国家、为社会培养出优秀的技术技能型人才。

相电流测量误差补偿在船舶永磁同步电机无位置传感器控制中的应用

永磁同步电机(PMSM)因其优异的转矩特性和宽广的调速范围而广泛运用于船舶电力推进领域,无位置传感器控制是系统可靠运行的重要保障,然而定子相电流的测量误差将会导致转速、转矩脉动以及转子位置估算偏差。针对以上问题,探讨测量误差产生的原理以及对电机调速系统性能的影响,得出偏移误差和增益误差分别会引起转矩、转速在f_e、2f_e处脉振的结论。基于上述分析,提出一种消除q轴电流测量误差的补偿策略,通过计算f_e、2f_e处转速脉动分量,然后反向计算获取测量误差Δi_q,以此进行误差补偿获取真实q轴电流,消除测量误差对电机转矩的干扰。仿真和实验结果表明提出的相电流测量误差补偿策略能够明显降低永磁同步电机转矩和转速的周期性脉动,提高了船舶永磁同步电机无位置传感器控制精度。

船舶推进永磁同步电机参数在线辨识方法研究

永磁同步电机(PMSM)因其优良的转矩特性和宽广的调速范围而广泛应用于船舶电力推进领域。无位置传感器控制是系统可靠运行的重要保障。然而由于温度变化、磁场饱和效应和磁路交叉耦合作用,电机参数会随运行工况而发生变化,因此实时掌握PMSM运行参数是决定系统控制质量的重要保障。针对以上问题,将模型参考自适应法用于PMSM参数的在线辨识,运用Runge-Kutta方法建立满秩可调模型,依据Popov超稳定性定理推导出自适应律,最后利用搭建的试验测试平台进行算法的试验验证。仿真和试验结果表明提出的在线参数辨识算法可以准确、实时地辨识出电机参数。

基于超螺旋滑模变结构永磁同步电机的控制

根据αβ坐标系统的永磁同步电机数学模型,利用MATLAB/Simulink仿真工具,搭建了传统直接转矩控制系统仿真模型。针对系统磁通与转矩的输出波动大的特点,基于超螺旋滑模变结构控制策略,在dq坐标系下,设计了磁链与转矩控制器,继而搭建仿真模型。在新的模型下,用转矩控制器与磁链控制器替换滞环比较器,得出了改进系统的电磁转矩与电机转速的响应曲线。通过对比传统直接转矩控制系统的曲线,结果表明改进后的系统电磁转矩曲线脉动显著减小,转速响应明显加快。

基于自抗扰控制的船舶永磁电机无位置传感器混合控制

无位置传感器控制是船舶电力推进系统可靠性的重要保障。针对目前没有单一算法能够实现全转速范围的无位置传感器控制,提出了一种基于自抗扰的无位置传感器混合控制策略。对于电机零、低速区域采用高频电流注入法估算转子位置,对于中、高速区域采用扩展反电动势(EMF)法估算转子位置,并将2种估算方案集成到同一控制结构中,分别设计了适用于其电流内环的自抗扰控制器,使用扩张状态观测器实现了高性能的位置估计,最后针对2种算法切换的问题给出了融合过渡方案。实物平台验证了算法的精准性及强鲁棒性,为实现全转速范围船舶推进内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器控制提供了依据。

汽车刹车制动盘形状优化设计

针对摩擦热效应等因素引起汽车刹车制动器性能不足的问题,依据动力学原理的固有频率理论,首先运用OptiStruct仿真软件对不同材料属性的盘式刹车片进行模态分析,其次是基于Hyper Morph对制动盘进行预变形定义并以此作为形状优化的设计变量,通过OptiStruct优化求解器计算出盘式制动盘的最佳结构形状,最后对设计变量灵敏度进行分析,给出对优化结果影响最大的设计变量并进行了针对性的改进。设计方法对提高刹车制动系统的性能、降低制动噪音和减小振动有着重要意义。

刹车制动系统形状优化的基频研究

为改善刹车制动系统的动态特性。依据动力学原理推导盘式刹车片的固有频率解析式,运用OptiStruct对不同材料属性的盘式刹车片进行模态分析并验证理论解析的正确性,确定制动系统中最佳的材料。基于HyperMorph对盘式制动盘进行预变形定义并作为形状优化的设计变量,通过OptiStruct优化求解器计算盘式制动盘的最佳结构形状和设计变量灵敏度。它大大提高了盘式制动盘的低阶固有频率且灵敏度分析可给出优化过程中对优化结果影响最大的设计变量并进行针对性的改进。该方法对提高刹车制动系统的性能、降低制动噪音和减小振动有着非常重要的意义。

一种斜拉桥索力检测的基频混合识别方法

介绍了斜拉桥索力检测力学计算模型构建、加速度时程FFT频谱分解、超低基频的自功率谱实测法、倒频谱原理以及自功率谱与倒频谱混合识别法,并结合采用VB和MATLAB程序开发的软件系统进行索力检测应用试验与分析比较。

基于GPRS的索力监测传输技术研究

文章研究开发了一套基于GPRS技术的无线数据传输系统,远端数据采集模块将索力监测仪的输出信号进行模数转换,通过串行接口驱动无线modem经GPRS网络将数据发送到Internet上的远程监控中心,并完成数据的存储和显示。文章从硬件和软件两方面描述了系统的设计及实现方法,这种新型的数据传输系统非常适合于在边远地区或可移动系统中实现无线的数据采集和传输。

“双高”背景下高职航海技术专业群人才培养模式优化探索

职业教育作为一种类型教育,产教融合、校企合是其培养高素质技术技能人才的必由之路。在“双高”的背景下,高职院校需要借助产教融合的方式对人才培养体系进行改革与创新,航海技术作为我校省级高水平专业群,应适应地方经济产业升级的需要,打造校企双主体育人机制“示范区”,拓展现代航运供应链上人才持续发展渠道,为加快建设现代航运产业体系、增强产业核心竞争力提供有力支撑。

虚拟现实技术在高职实践教学中的应用

在对虚拟现实技术和实践教学分析的基础上,结合将虚拟现实技术应用于实践教学的实施过程分析,构建了虚拟现实技术在高校实践教学中三层应用模式,最后结合企业实际应用,探索了虚拟现实技术在学生实践教学中的应用过程和实施效果,拓展了学生参与企业实践的途径,提高了实践教学的效果。

高职教学中提升PLC实践教学水平的改革探索——以浙江国际海运职业技术学院为例

PLC是电气类专业学生必修的一门专业技术基础课,具有较强的理论性、应用性及实践性。针对PLC的实践教学的特点,从教学方法与手段、实验教学等方面进行了教学改革探索,以便更好地培养学生的创造性思维以及解决工程实际问题的能力,具有一定的教学借鉴意义。

基于现代学徒制的《电工与电子技术》教改探索——以浙江国际海运职业技术学院为例

基于《电工与电子技术》课程使用现代学徒制的方法和手段来实施教学,效果较好,从政策支持、师资培养、教学方法和手段等四个方面对《电工与电子技术》课程进行现代学徒制教学的相关问题进行研究,总结了经验。

基于优化LSSVM的船舶推进永磁电机振动故障诊断

针对船舶推进永磁同步电机运行过程中出现的非平稳性和多分量性的振动故障信号,利用变分模态分解按照预设尺度将故障信号分解为K个模态分量,根据各个模态分量与原信号的相对熵值大小去除伪分量,提取最佳信号分量,利于果蝇优化算法动态调整搜索步长,搜寻影响最小二乘支持向量机(Least squares support vector machine,LSSVM)识别精度的超参数的最佳组合,最后将特征向量输入参数优化后的LSSVM进行故障识别。分析结果表明:基于优化LSSVM的振动故障诊断方法,对于永磁同步电机振动故障类别具有很高的识别率。