线圈感应型电磁发射系统能量转换机理研究

为了获得线圈感应型电磁发射系统能量转换机理,依据动量守恒定律,将非线性负反馈闭环系统在特定条件下转换为开环系统,从推力产生的原理出发,使用数值计算方法求解驱动线圈磁场分布数据,并通过多项式拟合和高斯拟合将分布数据拟合为磁场分布函数,再根据分布函数求解电枢轴向推力系数。磁场分布数据结果表明,最大轴向磁感应强度比最大径向磁感应强度大1.6倍,且最大轴向磁感应强度位置与最大径向磁感应强位置相差1/2个驱动线圈的长度,推力系数数据表明,绕组电枢系统电磁力系数比环柱电枢系统电磁力系数大20倍,通过进一步分析得到了驱动线圈磁场分布特性和推力与系统效率的关系,通过对3种系统的有限元仿真验证结论的有效性,给出了最大推力位置与最佳触发位置的基本关系,形成了驱动线圈和电枢结构设计的基本指导原则。

基于分布式馈电的电磁发射系统效能分析

针对电磁发射系统的系统结构优化问题中馈电方式对系统效能的影响进行了分析,并提出了改进的系统结构。通过引入分布式馈电模式,改变轨道接入PFN放电回路的程度,降低轨道上的损耗,提高了系统效率。仿真分析表明:采用新的时序触发分布式馈电方式,相比单个放电阶段的简单系统以及基于多级电源的时序放电系统,不仅实现了安全稳定的能级跃升,并且克服了使用单个电源的分布式电流馈入方式电流衰减的问题,具有结构新颖、安全可靠、能量利用高效的特点,适合新的系统结构改进设计的要求。

电磁发射系统监测量预测方法

对设备监测量的数值预测是进行故障预测与健康管理(PHM)研究的重要环节之一。以电磁发射系统中分段供电直线电机的定子温度为例,分别基于自回归积分滑动平均(ARIMA)模型、卡尔曼滤波模型、反向传播(BP)神经网络模型和一种新的以工况信息为外部输入的非线性自回归神经网络(NARX)模型,实现了对定子温度多时间尺度的预测。ARIMA模型为其他三种模型提供了时序数据分析时确定阶数的依据。在不同于训练数据集的试验数据上应用四种预测模型,比较和分析了四种方法得到的多时间尺度预测结果:对于不超过1min的短时温度预测,四种方法都具有较好的效果;对于1~4min的中长时间预测,引入工况信息的NARX神经网络方法具有优势。四种方法对分段供电直线电机定子温度预测都不具有超过4min的预测能力。

电磁发射系统以太网拓扑结构建模优化

拓扑结构优化模型是网络中的一类重要模型,可以有效地优化系统整体链路性能。针对电磁发射系统以太网拓扑结构中部分节点和链路的负载过大,一旦发生堵塞,将会影响网络中关键链路性能的问题,建立网络拓扑结构优化的多目标规划模型,并提出一套基于基因环操作的遗传算法对其进行求解,通过仿真得出最优的网络拓扑结构。根据仿真结果修改实际网络节点默认配置参数,结果显示该模型和算法能有效均衡负载,降低网络冲突率,且不需要改变电磁发射系统以太网的物理链路,不会增加额外成本,对电磁发射类系统具有普适性的意义。

Elman动态灰色神经网络在电磁发射系统状态预测中的应用

基于电枢运行过程中所受到的多物理场作用机理,采用灰色理论对出口速度进行线性预测,分析了灰色理论存在的不足和改进措施,提出了一种Elman动态灰色神经网络并进行了仿真分析,然后将结果与传统的灰色神经网络结果进行了对比试验。结果表明:新的Elman动态神经网络预测方法具有较高的预测精度,可以为轨道式电磁发射系统连发决策、有效预防轨道烧蚀提供技术支撑。

高斯方程优化的电磁发射系统设计

针对电磁发射系统快速拟合弹道和准确制导问题,利用少量初始数据对制导弹道进行拟合,确定所需参数和特征点,并考虑抖振误差对系统性能的影响,建立高斯方程对制导弹道进行优化,使炮弹在弹道终点以大弹着角命中目标。制作以STM32F429型控制芯片为核心的电磁智能发射系统并进行效果测试,表明高斯优化方程在提高电磁发射系统的准确性和稳定性方面有明显效果,并要综合考虑优化时的发射抖振问题。

一种平稳加速条件下电磁轨道发射系统射前电源时序快速计算方法

针对电磁轨道发射系统打击目标时的快速反应要求,提出了一种平稳加速条件下电磁轨道发射系统射前电源时序快速计算方法。首先,根据电磁轨道发射系统的高电压、大电流、强载荷的工作特点,分析了系统平稳加速条件,提出了一种平稳加速的实现方法;然后,建立了电磁轨道发射系统平稳加速下的抛体出口速度与电源模块放电时序间模型,包括关系数据表构造、响应面模型建立及检验,在此基础上给出了射前电源时序的确定方法;最后,将该方法用于某电磁轨道发射系统电源时序的求解中。结果表明,该方法大大减少了计算时间,而且能够保证发射过程保持平稳,展示了该方法的有效性。

电磁轨道发射系统总体情景规划研究

在对电磁轨道发射系统总体分析的基础上,引入情景规划理论,探讨了基于情景规划理论的电磁轨道发射系统总体发展战略。通过对目前世界形势等宏观变量的诊断与分析,结合电磁轨道发射系统的关键技术变量,构造出未来电磁轨道发射系统的三种发展战略模式,并提出了今后的发展战略重点。

小功率智能多频发射系统研究与应用

采用先进的开放式设计理念和模块化设计思想,以多处理器控制技术为基本构架,研制出具有多频同步供电、高精度数字PWM稳流和自动扫频供电等特色技术的智能化电磁发射系统。该系统在矿区应用的效果表明方法技术的有效性。

深水拖曳式大功率时频发射与多链缆多分量电磁探测系统

海洋可控源电磁探测方法是目前海洋油气资源勘探和海底地质构造调查中不可或缺的物探手段之一.本文研究的深水拖曳式大功率时频电磁发射与多链缆多分量电磁探测系统,是深水双船拖曳式可控源海洋电磁勘探系统的关键组成部分.发射系统利用深拖缆实现了电能在复杂海洋环境下长距离、大功率和低损耗传输,基于大功率变流拓扑结构攻克了2000 A量级、0.01~16 Hz可控的时频域大电流冲击脉冲发射;接收系统建立了主节点与最多5个从节点的数据链接,单个从节点记录到了三轴正交的电磁场分量以及运动姿态信息.海洋试验表明,深水双船拖曳式海洋可控源电磁勘探系统借助发射系统与接收系统之间的时间同步、时频观测、可变收发距和观测装置等技术优势,显著提升了数据质量和有效的数据数量,为后续处理和反演提供了硬件支撑.经过海上试验,整套系统的技术性能得到多次验证,未来有望在深水油气、天然气水合物和海底硫化物等资源勘查以及海底地质构造调查领域获得广泛应用.

舰载导弹电磁垂直发射装置电源系统仿真

舰载导弹电磁垂直发射系统是一种具有重要应用前景的新概念舰载导弹发射系统,电源系统是其中的研究重点,通过分析舰载导弹电磁垂直发射系统的原理、组成及工作流程,针对电磁线圈发射舰载导弹指标的需求,研究并得出了发射器发射能量、发射器效率、充电电压与电容量关系,通过仿真计算完成了充电机参数的设计,增强了舰载导弹电磁垂直发射系统的舰载电源的可靠性,为其工程化提供了支持。

大功率多功能发射系统研究

DEM-T70是自行研制的具有自主知识产权的大功率多功能智能发射系统,用于为地面电磁法勘探提供大功率的人工场信号.发射系统中采用了GPS同步、DDS(直接数字频率合成)、CPLD(复杂可编程逻辑器件)、数字式PWM(脉冲宽度调制)稳流和发电机励磁稳流等新技术,开发了多频同步供电、高密度频点供电、全自动扫频供电和大功率快速逆变等关键技术,研制出大功率(70 kw)多功能(CSAMT-可控源音频大地电磁、SIP-谱激电、TDIP-时域激电)电磁法发射系统,其最高供电频率为8000 Hz,最高电压1200 V,最大电流100 A.场地试验表明,发射系统功能设计合理、技术指标先进、性能稳定可靠,该系统填补了我国在该领域的空白.

电磁发射用逆变装置健康评估方法研究

为解决电磁发射这一类复杂大系统的可靠性和可维性问题,进行了系统和设备健康评估方法的研究。首先,分析了直接采用层次分析方法(analytic hierarchy process, AHP)进行设备健康评估的不足,提出了针对设备中串行功能逻辑结构部分的健康状态指数计算方法,以及用于串行/并行混合功能逻辑结构的健康状态指数计算方法,形成了通用的基于改进层次分析法的设备健康评估方法。在故障用例上对比分析了基于传统AHP的健康评估方法和基于改进AHP的健康评估方法,结果表明:基于改进AHP的健康评估方法更优,更符合实际使用经验。

基于QFD的舰载武器系统军事需求研究

军事需求是论证武器系统发展的关键。通过构建舰载导弹电磁垂直发射系统军事需求的框架,针对电磁线圈发射舰载导弹指标的需求,完成了基于指标化的EMVLSM系统军事需求提取,建立了基于QFD的系统军事需求模型,并对其进行分析与评估,论证了发展舰载导弹电磁垂直发射系统的可行性和必要性,明确了系统关键功能,为系统方案设计提供了支持。

应用于大容量高能量密度工况的IGBT并联均流技术综述

本文对应用于电磁发射系统大容量高能量密度工况的开关器件并联均流技术进行了分析和总结。首先,概述了目前绝缘栅双极性晶体管(IGBT)的发展趋势与应用领域。其次,针对电磁发射系统的大容量高能量密度工况特点,总结分析了影响IGBT并联均流的关键影响因素。接着,对比分析了目前改善均流效果的被动方法和主动方法的优势与不足。最后,对未来IGBT模块并联应用的发展提出了展望。

超深层重磁电震勘探技术研究

在“十三五”国家重点研发计划“深地资源勘查开采”专项的支持下,中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司牵头承担了“超深层重磁电震勘探技术研究”项目(项目编号:2016YFC0601100)。自2016年7月以来,相继开展了7个课题的深化研究,取得多项新的进展与成果,创新了实验室超深层岩石物理参数测量技术,研制了400 kW超大功率恒流电磁发射系统,研发了重磁电震约束与联合反演方法,开发了超深层地震弱反射资料采集与配套成像技术,评价优选了一批深层-超深层勘探目标,推动了塔里木、四川和华北三大克拉通盆地的超深层油气勘探发现。