基于有限元分析的连续油管寿命研究及预测模型

目前针对连续油管的寿命预测研究较少,但在实际的生产中连续油管的突然失效会造成极大安全隐患,急需解决方案。针对此问题,本文使用有限元仿真方法,针对三种规格的CT80连续油管在不同工况下进行有限元分析,得到了连续油管的受力、形变和疲劳寿命。用疲劳试验对有限元分析进行验证,证明了有限元分析的疲劳寿命的准确性。将连续油管的直径、壁厚、内压、弯曲半径参数转化为外壁应变和环向应力,通过数据拟合建立了关于外壁应变、环向应力和疲劳寿命之间的全经验公式,得到连续油管疲劳寿命预测模型。并用试验得出的结果与疲劳寿命预测模型进行比较,误差较小,可用于CT80连续油管的疲劳寿命预测,最后通过疲劳试验得到了连续油管在二级加载下的疲劳寿命模型,该模型可预测油管在第二级载荷下的剩余疲劳寿命。

基于扩张状态观测器的快速反射镜滑模控制

快速反射镜需要具备快速的动态响应以及抗干扰能力。针对快速反射镜系统在工作环境中,因自身运动以及外界干扰等因素所引起的不确定性干扰问题,本文在对快速反射镜系统进行分析与数学建模的基础上,提出一种基于扩张状态观测器的改进滑模控制器,利用扩张状态观测器观测出未知扰动并直接补偿给控制器,在保证跟踪误差在期望精度范围的同时,有效减少了抖振,便于工程实现。通过仿真实验证明:相较于传统滑模控制器,采用基于扩张状态观测器的改进滑模控制器,上升时间缩短了50.4%,调节时间上缩短了39.1%,跟踪精度提高了30.5%,满足了快速反射镜的工作要求,提高了动态性能。

基于相位稳定的音圈电机鲁棒控制器设计

为了解决传统增益稳定设计方法无法抑制输入干扰及鲁棒性较差的问题,提出了一种基于相位稳定的鲁棒控制策略。首先,引入第二相位裕度设计相位稳定控制器;其次,为了保证模型参数摄动后系统的鲁棒性能,给出了一种根据鲁棒性能条件优化控制器参数的方法;最后,通过仿真验证了所提策略的有效性,结果表明所设计的控制器可以有效抑制输入干扰并满足摄动系统鲁棒性能要求。

基于滑模控制的轨道式无线电能传输系统设计

为解决轨道式无线电能传输(WPT)系统动态稳定性较差且效率不高的问题,借助Maxwell仿真软件,分别搭建传统E型和C型铁氧体绕制的接收线圈模型,对比分析发现后者传输效率比前者高5%。通过对基于LCC-S的高阶补偿电路建模分析,利用Matlab绘图找出系统传输效率最优参数。为解决接收端在移动时耦合系数变化造成电压不稳定的问题,提出一种无抖动滑模控制算法,并在Matlab/Simulink分别搭建基于PI控制和滑模控制模型,仿真分析得出滑模控制在耦合系数变化较大时稳压效果优于PI控制,最后搭建WPT系统样机并进行实验。结果表明:当接发线圈相对距离在一定范围内变化时,电压能维持在预设值,并且传输效率不低于81%,进一步验证了本文算法的有效性及可行性。

飞机开关类器件电磁线圈反向电动势冲击危害与线路系统防护研究

由于飞机线路系统对开关类器件电磁线圈反向电动势缺少有效的防护,导致引发的安全问题日益严重。借助机上某型继电器烧蚀故障案例,研究了反向电动势产生机理与潜在传播通路,分析了在电磁线圈、触点和电路板等器件上造成的损伤模式。通过仿真模拟和实物测试,制订了针对不同部位的防护措施,给出了防护器件的选型依据,验证了防护效果。研究结论对指导部队外场维护与排故、督促设备厂商产品优化具有一定参考价值。

音圈电机驱动微定位平台线性自抗扰滑模控制

针对音圈电机驱动柔性微定位平台控制速度和精度低以及抗干扰能力弱等问题,设计了一种将滑模控制和线性自抗扰控制相结合的复合控制器来提高平台系统的控制性能。首先,搭建了音圈电机驱动复合双平行四杆柔性机构的微定位平台和实验系统,并进行了系统辨识;其次,设计了线性自抗扰控制器,利用线性扩张状态观测器估计系统的内外扰动并在线进行扰动补偿,针对线性自抗扰控制器性能优化上的局限性,提出滑模控制器解决相位滞后问题来进一步提升轨迹跟踪精度;最后,利用所搭建的实验平台对控制方法进行了实验验证。结果表明,滑模和线性自抗扰复合控制器能够很好地克服内外干扰,与经典PID控制和单独的线性自抗扰控制相比,跟踪正弦波信号的最大误差分别减小了52.98%和21.26%,满足了微定位平台高精高速的控制要求。

铰接盘绕式空间伸展臂屈曲分析理论研究

首先介绍了铰接式可展空间伸展臂设计构造、受力特点与展开折叠机理,然后根据弹性稳定理论与卡氏能量原理,分别推导出局部卷压屈曲和整体螺旋屈曲的临界压力表达式,并据此进行参数特性分析。该文分析理论对铰接式空间伸展臂的设计具有重要指导意义。

一种磁耦合谐振式无线电能传输系统研究

针对传统的由发射-接收线圈组成的磁耦合谐振式无线能量传输系统存在的传输距离短、远距离传输效率低的缺点,提出了一种以单中继的三线圈模式为基础,在中继线圈与接收线圈之间加入磁芯的方案。利用电路理论建立三线圈电路模型,推导出传输效率数学表达式,并对在中继线圈与接收线圈之间加入磁芯的传输系统进行仿真分析,确定出平板磁芯可以有效地提高系统传输距离及传输效率。最后通过实验研究,验证了所提方案的可行性。

具有中继谐振线圈的磁耦合谐振无线电能传输系统

论文首先通过耦合模理论建立了具有中继谐振线圈的磁耦合谐振式无线电能传输系统的高阶数学模型,在此基础上分析了该系统耦合系数、谐振线圈衰减率及负载端衰减率对系统传输效率的影响,并进一步得出了系统取得最大传输效率所需满足的约束条件和控制函数。最后根据理论分析搭建相关系统进行仿真和实验,并与无中继线圈的无线输电系统做了对比,结果验证了约束条件及控制函数与最大传输效率理论分析的正确性,以及该系统在能量传输距离和效率方面的优势,为后续设计远距离、高效率的无线电能传输系统提供了有效的参考。

盘绕式伸展臂展开模式的力学原理

盘绕式伸展臂是一种空间伸展臂,可用于太阳电池阵、太阳帆、探测臂等空间伸展机构.它有2种展开模式:逐层展开和螺旋展开.以三角形横框铰接盘绕式伸展臂为对象,分析了以逐层展开模式伸展的原理.首先,由于斜拉索不可伸长,导致横杆在伸展臂变形过程中会发生弯曲,并有一个最大弯曲形态.通过在MSC.ADAMS中建立盘绕式伸展臂模型进行仿真计算,可以得到横杆刚度对伸展臂展开过程的影响.以此工作为基础,提出判据:纵杆对第2层横杆的压缩能力和横杆的抗弯能力决定了伸展臂的展开模式,利用相关仿真模型,对这一结论进行了验证.最后,用弹性细杆的Kirchhoff动力学研究了纵杆变形,得到了伸展臂构型参数和展开模式之间的规律.该结果可以作为盘绕式伸展臂设计阶段的参考.

谐振接地电网预随调补偿方式及其实现

目前,越来越多的中压电网采用谐振接地方式以更加有效地熄灭接地电弧,采用这种接地方式的关键技术是消弧线圈补偿方式和消弧线圈的选择。文中提出了一种预调和随调相结合的补偿方式(简称预随调式),解决了预调式和随调式单独运用时存在的熄灭瞬时接地电弧难的问题。在这种补偿方式下,消弧线圈在正常运行时置于15%过补偿点附近,故障时再快速调整消弧线圈到全补偿点处。针对这种补偿方式,设计了一种主从式消弧线圈方案,它以自动调匝式消弧线圈为主体,串联辅以晶闸管电子开关投切的N个细调线圈,它们的电感值采用二进制组合,可构成2N个补偿值。该新型补偿方式及主从式消弧线圈可靠性在EMTP仿真实验并口10 kV高压物理模拟实验中得到了验证。

自动补偿消弧装置并联运行方式

为解决并联运行时出现的一些问题,介绍了消弧线圈的自动、主从和集中控制 3 种并联方式;比较了它们的优缺点,得出了各种并联方式的适用场合和消弧线圈的种类并在实验室模拟电网中自动并联试验了消弧线圈。实际运用时,可根据电网的实际情况和选用消弧线圈的种类,选用最合适的一种并联方式解决消弧线圈并联运行时出现的问题。

快速调匝式消弧线圈及接地选线一体化装置研究

文章分析了自动调谐消弧线圈现状及存在的问题,提出并实现了采用主从式结构的快速调匝消弧线圈、预调与随调相结合的调谐方式以及单相接地故障选线原理,并详细阐述了它的工作方式和软硬件设计。电网正常运行时监测系统对地电容变化,对地电容发生变化时精确计算电容电流,接地故障时进行全补偿消弧,并给出选线结果。从消弧线圈具有16档细调功能,故障时投入可以精确补偿系统对地电容电流,补偿精度达到1安培以内。模拟试验表明这种新型快速调匝式消弧线圈能够有效地熄灭电力系统发生的各种单相接地电弧,并可以进行正确选线,它的推出将大大提高中压配电网的运行可靠性。

热轧带钢控制冷却过程的样本跟踪策略

前馈控制是热轧带钢控制冷却系统的核心控制功能 ,而前馈控制的关键在于样本的微跟踪。分析了前馈控制过程中样本微跟踪的原理 ,提出在前馈控制中由基础自动化级实现带钢头部、尾部微跟踪的方法 ,阐述了由过程计算机完成样本速度预测以及在后计算自适应时样本速度跟踪“回放”的过程。将样本的跟踪策略用于某热轧带钢厂层流冷却系统的改造 。

35 kV系统中性点不同接地方式对铁磁谐振的影响研究

35 kV系统中铁磁谐振过电压频繁发生,对系统造成很大的危害。利用理论分析和EMTP-RV仿真相结合的方法,分析了中国35 kV系统3种中性点接地方式(中性点不接地、经消弧线圈或小电阻接地)下由电磁式电压互感器(PT)饱和引起的铁磁谐振过电压,研究结果表明,在中性点经消弧线圈或小电阻接地系统中,只要消弧线圈或小电阻的参数选取合适,能够将中性点位移电压限制在电压三角形内,可有效抑制铁磁谐振的发生。

一种共享磁通多耦合模式的无线电能传输系统抗偏移方法

针对无线电能传输系统在发射侧和接收侧偏移时输出功率和传输效率降低的问题,该文从共享磁通的角度提出了基于LCC拓扑的反极性同心式补偿电感集成方法,并提出了两种集成结构。建立了基于多耦合工作模式和线圈品质因数的反极性同心式无线电能传输系统输出功率和传输效率的数学模型,从数学模型上验证了集成式结构的抗偏移能力,仿真结果显示集成式结构在正对和偏移情况下,其磁通密度均优于非集成式结构。搭建了补偿电感集成式结构的实验样机,实验结果表明,补偿电感集成式结构在一定的偏移范围内能保持稳定的传输效率和输出功率,在相同输入电压和传输距离下比非集成式结构具有更高的传输效率和更大的传输功率。

J-TEXT托卡马克扰动场线圈控制撕裂模的实验研究

为了研究托卡马克等离子体中撕裂模与外加扰动磁场的相互作用机理,J-TEXT托卡马克装置设计安装了静态和动态两套外加扰动场线圈,并开展了一系列扰动场与撕裂模相互作用的实验研究,对具有明显初始撕裂模的等离子体,外加静态扰动磁场可能导致锁模,也可能抑制撕裂模,当等离子体中没有明显的初始撕裂模时,加入较强的静态扰动场将导致撕裂模穿透现象,而利用动态扰动场线圈产生的2/1转动扰动场,观察到了撕裂模磁岛的加速和锁模解锁的现象。实验结果表明,撕裂模与外加扰动场之间作用明显,扰动场是一种很有希望的撕裂模控制手段。

横向各向同性地层中倾斜线圈系响应特征的数值模拟

详细推导了模拟倾斜线圈系在横向各向同性地层中响应的垂向数值模式匹配方法,在轴对称模型下,该方法采用垂直本征模式描述三维激励源,使得三维问题可以在二维条件下快速解决,另外,本文引入的高阶基函数进一步提高了算法的计算速度.为了验证算法的可靠性与准确性,分别与均匀无限厚各向同性地层的解析解和横向各向同性地层的有限差分解进行对比,结果表明,模式匹配方法与它们吻合的较好.在此基础上,利用模式匹配方法模拟了倾斜线圈系和水平线圈系在横向各向同性地层的响应特征,计算结果表明:在横向各向同性地层中,倾斜线圈系的响应既受水平电导率的影响,也受垂直电导率的影响,而水平线圈系则只与水平电导率有关,由此,可以通过倾斜线圈系评价地层的各向异性特征.此外,本文还分析了钻铤对倾斜线圈系响应的影响,模拟结果表明,虽然钻铤没有改变相位值和幅度值的变化趋势,但对它们的绝对值有一定的影响,而且这种影响与不同法向角度也有关系,因此当组合不同倾斜线圈系进行地层评价时,需要对钻铤的影响进行校正.最后研究了不同法向角度线圈系在横向各向同性地层中的响应特征,得出不同法向角度线圈系的探测特性和对各向异性的敏感性都有较大的差异.本文的研究表明倾斜线圈系的响应与水平线圈系的响应不同,通过利用不同倾斜线圈系组合可以进行油气储层评价.

贵州省10kV城市配电网中性点接地方式

比较了配电网中性点采用小电流接地、经自动跟踪补偿消弧装置接地、经低电阻接地这3种常用的接地方式的优缺点。分析了贵州省10kV城市配电网的特点,并对贵州省中心城市主要变电站电容电流进行测试,提出了贵州省10kV城市配电网中性点宜采取经自动跟踪消弧装置接地的方式,指出了应用经自动跟踪消弧装置接地方式时必须注意的问题。实际运行结果表明在贵州省采用上述接地方式可大大提高当地的供电可靠性。

“干盘管”误解剖析

认为人们对目前国内主推的"超低能耗建筑技术"之一的"干盘管"存在误解,其中有概念上的、空气处理过程上的、经济上的以及控制方法上的,通过理论分析和实验研究剖析了导致这些误解产生的原因。