基于比例谐振内模扩张状态观测器的PMLSM推力波动抑制策略

定位力是永磁同步直线电机(PMLSM)产生推力波动的主要原因,导致振动和噪声,恶化驱动系统运行性能。针对这一问题,该文提出一种基于比例谐振内模扩张状态观测器(PR-IMESO)的PMLSM推力波动抑制策略以提高系统控制精度和运行性能。首先,对PMLSM推力波动进行建模与分析,针对推力波动中占比较大的定位力分量,根据内模原理研究考虑定位力模型的内模扩张状态观测器(IMESO),并在观测器中引入谐振项以加强对二次脉动定位力的抑制。所提出抑制策略对PMLSM定位力具有良好的观测及补偿能力,还可对其余未建模的复杂动子推力波动进行抑制,具有较好的推力波动整体抑制效果。最后,在一台750 W的PMLSM实验平台上验证所提出抑制策略的有效性。

可倾瓦推力轴承惰转过程的最小膜厚预测方法

为建立可倾瓦推力轴承惰转过程中最小油膜厚度的预测方法,依据核主泵推力轴承的实际工作情况,基于雷诺方程的自编程序,分别进行热态和冷态下主、副轴瓦润滑性能参数的计算与数值模拟分析,提出可倾瓦推力轴承的最小油膜厚度的理论拟合公式,并对最小膜厚的计算值和拟合值进行对比和分析。结果表明:随着转速降低,主轴瓦的最小膜厚单调减小,副轴瓦的最小膜厚先增加后减小;主、副轴瓦最小膜厚的计算值可以和拟合值较好地对应,验证了理论拟合公式的可靠性。提出的理论拟合公式可以通过额定转速下的最小膜厚计算结果预测多种工作条件下的最小油膜厚度,为主泵惰转的安全性提供重要参考。

基于冗余执行器的航空发动机推力快速响应控制方法研究

面向飞/推一体化控制需求,开展涡扇发动机推力快速响应控制研究,提出了适用于推力最小相位系统的冗余控制方案。研究内容包括:(1)借鉴阀位控制思想,提出在传统燃油流量(Wf)回路基础上增设尾喷口喉道面积(A8)回路,通过挖掘冗余执行器变化速率潜力,提高推力响应速度,降低了对于燃油泵快速作动的需求,同时该方法可以使喷口在推力响应过程逐渐回中,系统具备持续的推力快速调节能力;(2)分析了A8调节推力的物理机理,指出容腔压力动力学主导的部件间流量匹配过程使得A8对推力具有直馈作用,是提高推力响应速度的有效途径。基于发动机部件级模型的评估结果表明,本文提出的方法在执行机构存在速率限制的情况下,实现了推力10 rad/s闭环带宽和A8回中的设计目标,方法可行、有效。在推力响应过程中,A8直馈作用对推力变化的贡献度最高时超过50%。随着对于推力控制模式和推力响应速度的日趋关注,应对容腔内的压力动态过程给予充分的重视。

基于偏航机动的常推力定点着陆制导方法

实现定点着陆终端位置速度六分量控制通常需要发动机推力可调。提出了一种通过偏航机动实现固定推力下的定点着陆制导方法。该方法通过偏转航向角,调节发动机输出在下降轨迹平面内的分量,从而实现航程控制;为了消除推力方向偏转产生的横向位置、速度偏差,设计了偏转角符号调整策略,使得着陆器在水平面内呈“之”字形运动,以一定推进剂为代价,最终保证了下降着陆终端位置、速度的全部可控。仿真表明,所提方法简单有效,易于工程实施。

节流式燃/氧分离组合固体发动机推力性能调节数值研究

节流式燃/氧分离组合固体发动机将燃烧室分为富燃燃烧室和富氧燃烧室,采用富燃固体推进剂和富氧固体推进剂串联装填的形式,在两个燃烧室中间增加节流阀,通过调节节流阀开度实现推力调节。利用商业软件对节流式燃/氧分离组合固体发动机在节流阀流道半径不同时的工作状态进行模拟,研究节流式燃/氧分离组合固体发动机的工作特性,获得节流式燃/氧分离组合固体发动机燃气流动和掺混特征,揭示节流式燃/氧分离组合固体发动机推力调节机理以及节流阀流道半径对节流式燃/氧分离组合固体发动机燃烧效率的影响规律。研究发现:节流阀流道开度(即节流阀流道半径R)减小可增大发动机推力;随着节流阀开度的减小,节流阀出口燃气马赫数随之增大,而发动机燃烧效率却出现先增大后减小的规律,当节流阀出口燃气流动达到临界状态时发动机燃烧效率出现最大值。

大推力音圈电机结构优化与实验验证

针对高性能电液比例阀所需的大推力驱动器,提出了5种结构形式音圈电机,利用电磁仿真工具ANSYS Maxwell,对不同结构的音圈电机的推力和磁场分布特征进行了计算,分析铁芯半径和线圈位移对不同结构的音圈电机推力和磁场分布的影响。结果表明,5种结构中内磁式无铁芯、线圈紧贴外壳、永磁体分段设计的结构有最大推力,可达75.29 N,并通过实验得到了验证;在永磁体两侧添加导磁环以及适当分段永磁体,均能有效提升音圈电机的推力。

基于冷流推力的变微过载控制方法研究

针对地面微重力环境下的变微过载控制方法,以不同冷流压力以及二次流入射位置等因素,开展了基于冷流推力的流场仿真,分析了二次射流对主流流场影响。并研制了冷流推力系统,通过测试验证了冷流推力与总压的相互关系。并通过微重力落舱开展了1s微重力环境下的变微过载试验,结果表明通过冷流流场型面设计,以及主流、二次流压力的控制可以控制作用于内舱的推力,从而改变内舱微重力环境下的微重力水平,满足在微重力环境下的变微过载控制能力。

液压泵用推力球轴承疲劳剥落原因

某台液压泵推力球轴承发生疲劳剥落现象。采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、硬度测试、压印深度测量等方法对轴承剥落的原因进行分析。结果表明:轴承发生疲劳剥落的原因为,保持架兜孔压印部位变形量大,钢球受到过度约束,钢球与保持架发生运动干涉,最终导致轴承疲劳剥落。采用聚醚醚酮材料制造的自锁保持架替代铜实体保持架,可有效改善推力球轴承疲劳剥落的问题。

姿控推力室隔热框断裂故障分析及改进

针对某姿控动力系统推力室在力学环境试验过程中发生的隔热框断裂故障,对故障部位进行断口分析和结构强度分析,发现在高量级随机振动条件下隔热框支撑肋根部存在严重的应力集中,导致发生疲劳断裂。通过改进隔热框支撑肋结构,经强度分析和推力室力学环境试验验证,隔热框未再发生类似故障,表明改进措施方案可靠有效。

国外离子推力器栅极几何形貌测试评价技术的应用与发展

栅极组件作为离子推力器的核心部件,对电推力器的性能、可靠性及寿命起着非常重要的作用。简述了离子推力器栅极几何形貌测试评价技术的主要研究内容,重点论述了国外航天技术先进国家在寿命试验中应用栅极几何形貌测试评价新技术的重要进展,总结了几何形貌测试评价技术的发展趋势。

基于推力矢量分配的ROV姿态控制技术研究

针对遥控水下机器人(ROV:Remote Operated Vehicle)在水下作业时,传统滑膜控制(SMC:Sliding Mode Control)方法存在抖振、稳定性差等问题,提出一种新型协同控制律,并设计出一种基于推力矢量分配的ROV姿态控制器。首先,建立ROV运动学和动力学模型,并解耦动力学模型;然后,提出了一种新型协同控制律,通过构造适当的宏变量使其呈指数收敛,从而为ROV姿态控制系统提供连续的控制律,达到消除ROV姿态控制系统抖振的目的;最后,采用新型协同控制律设计出基于推力矢量分配的ROV姿态控制器。通过Matlab/Simulink进行仿真,结果表明,所提出的新型协同控制律可提高ROV姿态控制系统的控制精度与稳定性。该控制策略为ROV姿态控制提供了一种新的可行方案。

基于多策略改进蜣螂算法的推力分配应用设计

推力分配求解是复杂的非线性约束优化问题。传统推力分配算法在处理该类问题时存在精度低及易陷入局部极值点等问题,而群智能算法能够较容易解决这些问题,但需要解决稳定性和快速收敛性问题。针对上述问题,提出一种改进蜣螂推力分配算法(IDBO),该算法通过选取解系数为个体变量、种群初始化采取拉丁超立方和反向学习法、蜣螂跳舞行为位置及最优蜣螂位置更新策略设计,提高算法收敛速度和稳定性。仿真结果表明,该算法收敛性速度优于所对比群智能算法,推力分配精度和能耗也明显优于所有对比算法。

考虑参数空间差异的复合式滑坡推力计算分析

由于复合式滑坡不同滑区同一岩土计算参数数值存在差异性,导致滑坡推力大小判别难度加大。根据复合式滑坡破坏模式,概化构建滑坡地质模型,在此基础上建立滑坡物理力学模型,并对各区参数进行理论分析。根据滑坡失稳特征以及前人对复合式滑坡演化阶段划分的研究,将滑坡演化过程划分为前后裂隙开裂、前后滑带局部软化、前后滑带扩展、中部滑带软化、边坡整体失稳5个阶段,基于传递系数法和静力平衡条件构建不同演化阶段下的滑坡推力计算式。以汉巴南铁路某复合式滑坡为例,揭示了滑坡推力随水平距离增加的变化规律,并将计算结果与不考虑不同滑区同一岩土计算参数数值差异得出的计算结果进行对比分析。研究结果表明:1)在计算复合式滑坡推力时,考虑不同滑区同一岩土计算参数数值差异性的影响,其计算结果更加准确,规避因单一取值而导致计算推力不合理等问题。2)根据复合式滑坡不同演化阶段下的推力变化规律,在滑坡初期应以推移区和牵引区加固为主,当中部锁固区开始滑动,应以中部锁固区加固为主,同时也要加强推移区和牵引区的加固。3)在识别复合式滑坡演化阶段的基础上,根据此阶段构建的滑坡推力计算式得出推力空间变化规律,从而可提出较为合理的防治措施。

基于多策略改进鲸鱼算法的船舶推力分配方法

船舶动力定位推力分配求解是一种复杂的多约束多目标优化问题,鲸鱼优化算法(WOA)处理该类问题较传统推力分配算法计算更简便、精度更高,但以牺牲时间为代价,需解决实时可靠收敛问题。针对上述问题,提出一种改进鲸鱼推力分配算法,通过采用等式约束项的特解系数为个体变量,降低搜索空间维度和范围,为算法获取可靠解和快速收敛奠定基础;通过空间区块化和“精英”筛选法初始化种群,增加初始种群分散性和“精英”个体数量,提高寻优效率和收敛稳定性;引入动态种群边界获取合理的搜索空间,提高算法收敛速度;最后运用类梯度法进行种群更新,模拟区域遍历搜寻,以较少迭代次数获取可靠解。以CybershipⅢ船模为对象进行仿真验证,结果表明该算法可行,具有较好的实时性和稳定收敛性,提高了推力分配性能。

超声速巡航导弹气动力与推力参数一体化在线辨识

为准确预示超声速巡航导弹飞行中的气动力和推力特性,提升飞行性能及任务适应性,提出了一种气动力与推力参数一体化在线辨识方法。建立了以固体火箭冲压发动机为动力的超声速巡航导弹在纵平面的运动模型,建立了巡航段气动力系数和推力系数多项式模型,采用无迹卡尔曼滤波算法,开展了气动力与推力参数一体化在线辨识仿真验证,基于飞行试验对辨识性能进行了比较验证。研究表明,对超声速巡航导弹进行气动力与推力参数一体化辨识是必要的和有效的,提出的方法可应用于飞行过程中参数在线辨识。

考虑黏土蠕变特性的大埋深盾构复推总推力增量解析解研究

由于黏土存在蠕变效应,黏土地层中盾构长时间停机会诱发盾构复推总推力增量过大、盾构姿态难以控制、管片易破损等次生风险等问题,将黏土地层视为Burgers黏弹性体,构建考虑地层应力和蠕变特性的大埋深圆截面隧洞简化力学模型,根据黏弹性理论推导盾壳-地层径向接触应力的黏弹性解,进而通过积分和分段计算求解复推总推力增量与停机时间的理论关系式。结合水工盾构隧洞停机实例,对比复推总推力增量实际值与理论值。研究结果表明:复推总推力增量实际值与理论值平均相对误差为13.81%,验证了该解析解的可靠性;隧洞埋深越大,复推总推力增量越大,表明大埋深段停机需更关注复推推力控制;盾壳-地层界面摩阻力随超挖间隙增大而减小,而复推总推力增量随之增大;此外,总推力增量随着盾壳-地层界面摩擦因数减小而显著减小。因此,设置合适的超挖间隙和长时间停机时采取往盾壳外注入膨润土等润滑减阻措施能有效预防大埋深段停机的次生风险。

基于改进分数阶滑模控制的PMLSM直接推力控制

针对分数阶滑模控制在永磁直线同步电机(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor, PMLSM)直接推力控制下转速环精度不高、磁链和推力波动大等问题,提出一种改进的分数阶滑模控制算法,即分数阶双幂次指数趋近律、分数阶变速趋近律相结合的组合趋近律,能有效减弱滑模控制引起的系统振荡,加快趋近速率。仿真结果表明:与分数阶滑模控制相比,在PMLSM直接推力控制系统中采取改进分数阶滑模控制,磁链和推力波动明显减弱,系统响应速度加快,提高了PMLSM推力响应的抗干扰能力。

民用飞机飞行中推力确定研究

确定飞行中发动机安装推力对飞机性能计算、发动机推力管理、经济性评价等具有重要意义。飞行中推力无法直接测量,需要在动力装置内部适当位置安装传感器测量性能参数,计算得出飞行中推力。研究了民用飞机动力装置飞行中推力确定方法,给出发动机安装净推力公式。介绍了推力计算的流程,利用某大涵道比涡扇发动机性能试飞数据,计算了该动力装置的安装净推力,并与参考值进行了对比分析,可为民用飞机型号设计提供参考。

裂解气压缩机推力瓦国产化改造研究

分析裂解气压缩机机组推力瓦温度高原因,提出轴瓦国产化技术改造并实际应用取得成功。裂解气压缩机推力瓦国产化改造成功解决了机组推力瓦温度高、低负荷、进口配件昂贵、采购周期长的问题,降低配件费用,实现关键设备长周期运行,确保装置平稳。

腰椎定点旋转手法操作中拇指推力的有限元分析

背景:腰椎定点旋转手法操作过程中需要医生双手协同操作,进而输出旋扳力和拇指推力,通过对椎间盘产生位移和调节应力分布来治疗腰椎间盘突出,但是对于拇指推力的力学作用及其加载方向对手法效应的生物力学影响目前尚不清楚。目的:比较拇指不同推力方向下,腰椎定点旋转手法治疗腰椎间盘突出的生物力学差异。方法:构建L3-5正常三维有限元模型并进行有效性验证,然后参考椎间盘退变Pfirrmann分级,通过修改L4/5椎间隙高度、髓核体积以及纤维环、髓核、韧带材料参数来模拟椎间盘退变,最终构建L4/5椎间盘中度退变伴左旁中央型突出病理模型;然后以病理模型为研究对象,模拟手法向右侧旋扳,以改变拇指推力方向为条件,建立3种操作模式(M1:拇指向左推;M2:拇指向右推;M3:不施加推力),对比3种操作模式下突出物的位移和椎间盘应力,以及小关节软骨的应力、应变。结果与结论:①L4/5椎间盘突出物最大位移值:M1位移为2.6723 mm,M2为1.1561 mm,M3为1.8264 mm,M1>M3>M2;②L4/5椎间盘最大Von Mises应力:M1为1.8467 MPa,M2为0.4190 MPa,M3为1.2579 MPa,M1>M3>M2;③L4/5双侧小关节软骨均产生了不同程度的接触应力变化:M1为0.4855 MPa,M2为0.0267 MPa,M3为0.4414 MPa,M1>M3>M2;右侧软骨接触力:M1为0.0005 MPa,M2为0.0259 MPa,M3为0.0013 MPa,M2>M3>M1,左侧大于右侧,M1数值最高,软骨的应变与接触应力变化现象一致;④提示不同的手法操作模式均会对病变节段椎间盘及附属结构产生一定的生物力学影响;M1操作模式下突出物位移、椎间盘应力以及左侧关节软骨接触的应力、应变最大,能更好地促进椎间盘位移、平衡应力分布及复位小关节紊乱,故操作更优。