阿基米德水轮机阵列的耦合增益效应研究

为了探究阿基米德水轮机阵列间的耦合增益效应,从而实现对深海超低速海流能的高效利用,对阿基米德水轮机阵列进行了研究,建立了阿基米德水轮机的数值模型,并通过水槽实验验证了模型的可靠性,分析了不同排布方式下轮机的能量利用系数和启动力矩系数。结果表明:当并联阵列间距为1.3倍直径时,受耦合增益效应影响,能量利用系数、启动力矩系数均出现峰值,为并联阵列的最佳距离;当串联阵列间距大于5倍直径时,下游轮机的能量利用系数恢复到孤立轮机的70%以上且恢复趋势变缓,为串联阵列的最佳距离;反向旋转布置的三角形阵列,当列间距为1.2倍直径时耦合增益效果较好,可使能量利用系数提升8%,并获得更大的能量密度。研究结果可为该类型轮机的优化布置策略提供一定的参考。

Cu:KNSBN晶体稳态耦合增益系数角度选择性研究

耦合波理论是分析光折变晶体的基本方法,针对Cu:KNSBN晶体中双光束耦合稳态耦合增益系数的角度选择性,利用耦合波理论做了分析,结果表明对于一定厚度的Cu:KNSBN晶体,双光束耦合的稳态耦合增益系数具有角度选择性.同时,对于这个结论进行了相应的实验研究,实验结果和理论分析基本吻合.

两中心模型中光折变晶体两波耦合增益系数的温度特性

对两中心模型光折变晶体两波耦合增益系数Γ、总的有效电荷密度Neff和强度特性因子η的温度特性进行了理论研究.在两中心模型中,存在着一个深能级和一个浅能级,这两个能级在带隙之间引起不同的掺杂中心.浅能级的密度MT决定着晶体的温度特性.影响温度特性主要因素是总的有效电荷密度Neff和强度特性因子η随温度的变化关系.结果表明,当MT=0.2×1016 cm-3较小时,在300～400 K的范围内,Neff和Γ随温度的增加而单调增加,而η在不同的光强下温度特性差别较大.当MT=100×1016 cm-3较大时,在上述温度范围内,Neff和Γ随温度增加而单调下降.而η的温度特性表现为当总光强大时,η随温度增加而减小.而当总光强很小时,η随温度的增加而变大.浅能级密度MT的不同是引起Γ温度特性不同的主要因素.这些结果对认识光折变晶体的内部结构是十分有用的.(PB2)

XY平台直线伺服系统的IP变增益交叉耦合控制

XY平台直线伺服系统中,负载扰动、机械时间延迟及各轴响应速度不同会影响轮廓加工精度,为此提出了一种将积分-比例(I-P)控制、速度前馈控制及变增益交叉耦合控制相结合的控制策略。单轴采用由IP控制和前馈控制构成的复合速度控制器,IP控制具有快速响应和抑制扰动的能力,速度前馈控制可增加系统跟踪能力,降低机械时间延迟效应。间接减小轮廓误差。并且,在X、Y轴间加入变增益交叉耦合控制器,直接减小轮廓误差。仿真结果表明该控制方案可增强系统的鲁棒性,提高系统的快速性和轮廓加工精度。

超精密机床的变增益交叉耦合控制研究

超精密加工的轮廓精度控制直接影响到工件的加工精度 ,交叉耦合控制算法通过对 2轴进行协调而影响轮廓控制精度。在分析超精密数控机床误差模型的基础上 ,将变增益交叉耦合控制算法引入超精密数控机床的伺服控制。实验结果表明 :变增益交叉耦合控制算法可以在不改变位置环的情况下 ,有效提高系统的轮廓精度。

DFB半导体激光器中增益耦合型光栅结构的优化

分布反馈（DFB）半导体激光器具有结构简单、频谱稳定等优点,在光通信领域具有十分广泛的应用。DFB激光器在大电流条件下容易产生空间烧孔效应,会导致单模特性不稳定。为了抑制空间烧孔效应,文章采用三相移以及节距调节（CPM）与分布耦合系数（DCC）相结合的CPM-DCC光栅结构对增益耦合系数进行优化。一方面从理论上进行分析,推导出了增益耦合系数的最优值;另一方面从仿真和实验上验证了理论的正确性。结果表明,DFB激光器的阈值电流约为11 mA,边模抑制比达到41dB,显著抑制了空间烧孔效应,极大地提高了激光器阵列的线性指标。

基于遗传算法的直驱XY平台变增益交叉耦合控制

对于永磁直线同步电机驱动的XY平台,轮廓加工精度易受到系统动态非线性、不确定性因素以及曲线轨迹的轮廓误差模型相对复杂等问题的影响.为了削弱以上影响,实现XY平台的高精度轮廓跟踪控制,设计了变增益交叉耦合控制器来补偿X、Y轴的耦合误差,并采用遗传算法对其中的PID控制器参数进行寻优,利用基因突变的能力,避免其陷入局部最佳解,从而快速准确地找到全局最佳解,使得系统轮廓误差达到要求的精度范围.理论推导与仿真结果表明,所设计的控制系统能有效提高XY平台的轮廓加工精度.

1．27μm吸收型部分增益耦合MQW－DFB激光器

采用ＬＰ－ＭＯＣＶＤ和ＬＰＥ相结合，成功地研制出了吸收型部分增益耦合ＭＱＷ－ＤＦＢ激光器．扫描显微镜照片显示了清晰的被掩埋的吸收型增益耦合光栅，表明光栅掩埋生长前升温过程磷烷的保护是成功的．宽接触（ｂｒｏａｄａｒｅａ）脉冲电流大范围单纵模工作，条型器件室温连续直流工作阈电流为２２ｍＡ至３５ｍＡ，单模成品率高，边模抑制比（ＳＭＳＲ）超过３７ｄＢ，没有观察到饱和吸收现象．

1.3μm InGaAsP/InP应变多量子阱部分增益耦合DFB激光器

本文在国内首次报道了采用直接刻蚀有源区技术在应变多量子阱有源区结构基础上制作了１．３μｍＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ部分增益耦合ＤＦＢ激光器，器件采用全ＭＯＶＰＥ生长，阈值电流１０ｍＡ，边模抑制比（ＳＭＳＲ）大于３５ｄＢ。

直驱XY平台变增益交叉耦合互补滑模轮廓控制

针对永磁直线同步电动机(PMLSM)直接驱动XY平台存在的系统不确定性因素及双轴间耦合的问题,在建立双轴直驱平台数学模型和分析系统轮廓误差的基础上,采用将互补滑模控制器(CSMC)与变增益交叉耦合控制器(VGCCC)相结合的轮廓控制策略以保证系统实现高精密轮廓加工。CSMC作为反馈控制器,可抑制参数变化、外部扰动以及摩擦力等不确定性因素对系统的影响,保证系统的强鲁棒性。同时,引入VGCCC解决直驱XY平台间参数不匹配造成的耦合问题,VGCCC可根据轮廓误差估计模型得到的实时轮廓误差改变控制器的补偿增益值,将轮廓误差按照一定比例分配到各轴中,减小系统轮廓误差,从而实现双轴精密轮廓加工,满足系统要求的控制精确度。实验结果表明,该方法使直驱XY平台伺服系统具有较强的鲁棒性能和跟踪性能,进而提高了系统的轮廓加工精确度。

1．3μm InGaAsP／InP增益耦合型分布反馈激光器

采用两次液相外延（ＬＰＥ）技术制备了１．３μｍＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ内含吸收光栅的增益耦合型分布反馈（ＤＦＢ）激光器，成功地利用湿法腐蚀光栅技术，控制了吸收光栅的形状和占空比，实现了增益耦合型ＤＦＢ激光器在室温下的脉冲激射，器件表现出了ＤＦＢ模式的单模工作特性。

实际风况下萨沃纽斯风力机集群性能及布局规律研究

为探究风况条件对萨沃纽斯风力机集群功率输出和安装方向的影响,基于变转速控制策略和计算流体力学仿真结果,获得了集群在我国8个典型站点不同安装方向下的输出功率,分析了集群在实际风况下的最佳布局规律,并验证了规律的普适性。仿真结果表明:在沈阳、厦门、昆明、呼和浩特、青岛、喀什、大连以及郑州8个站点合理安装集群,可使单台机组的输出功率分别提升至原来的1.14、1.23、1.31、1.20、1.21、1.24、1.12、1.11倍;对于有明显单一主风能风向的地区,集群应正对此方向摆放;对于两个主风能风向相位差较大的地区,需选择两者中周围风能更丰富的方向排布集群;对于有3个主风能风向、主风能风向不明显或风能分布比较均匀的地区,应先使机组相互格挡的方位避开风能相对集中区,再选择风能资源较丰富的方向排布集群。该研究可使实际风况下萨沃纽斯风力机集群耦合增益最大化,并为复杂风场条件下集群安装方向的选择提供参考。

Ce:KNSBN晶体正交偏振写入光两波耦合特性

研究了Ce :KNSBN晶体在正交偏振光记录条件下体光栅的两波耦合特性 .实验测量了两波耦合增益系数随泵浦光偏振方向与入射面夹角 φ的变化规律 ,当夹角 φ等于 2 0°或 16 0°时 ,光栅具有最大耦合增益系数 .给出了增益系数随夹角 φ变化规律的数值计算结果 .数值计算结果与实验测量结果较好地吻合 .

高升压增益软开关DC-DC变换器

在软开关Boost变换器基础上,通过引入Flyback单元,提出了一种高升压增益软开关DC-DC变换器,进一步提高了变换器的电压增益,避免了高占空比,减小了开关管电压应力。因此,可选取低电压等级低导通电阻MOSFET以降低变换器的成本,提高变换器的效率。在开关管关断期间,漏感能量向负载传递,有效利用了漏感能量,且无需额外的吸收电路。此外,变换器实现了开关管的零电压(ZVS)导通和二极管的零电流(ZCS)关断,进而消除了开关管的开通损耗和二极管的反向恢复损耗。研究了高升压增益软开关DC-DC变换器电路的工作特性和占空比丢失的主要原因,分析了该变换器的元器件应力及电路损耗。设计了一台160W的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。

交叉耦合算法的超精密数控机床伺服控制

超精密加工的轮廓精度控制直接影响到工件的加工精度 ,交叉耦合控制算法通过对两轴进行协调而影响轮廓控制精度。文章在分析超精密数控机床误差模型的基础上 ,将变增益交叉耦合控制算法引入超精密数控机床的伺服控制。实验结果表明 :变增益交叉耦合控制算法可以在不改变位置环的情况下 ,有效地提高系统的轮廓精度。

基于双层交叉耦合的直驱H型平台滑模轮廓控制

针对永磁直线同步电动机(PMLSM)驱动的H型平台存在的参数变化、外部扰动、摩擦力等不确定性因素及轴间耦合问题,提出一种全局积分滑模控制(GISMC)与变增益双层交叉耦合控制(VGDCCC)相结合的轮廓控制策略。首先,建立H型平台系统动态方程和基于密切圆的轮廓误差模型。然后,设计基于全局积分滑模的单轴位置跟踪控制器来减小跟踪误差。最后,设计基于变增益双层交叉耦合的轮廓误差补偿器来减小系统的轮廓误差。仿真结果表明,所提出的控制方法能提高系统的轮廓精度。

大气压介质阻挡放电双频调制技术数值模拟研究

双频增强与调制技术为大气压介质阻挡放电提供了更多控制与优化关键等离子体参数的手段,特别是为其电子密度、气体温度独立调控提供了可能,是一种正处于探索发展中的创新技术。本文利用一维自洽流体模型并耦合半动力学方法,研究了双频增强与调制下的等离子体放电特性以及不同匹配方式对等离子体重要参数的影响规律,从耦合增益角度归纳了施加双频功率源频率选择的基本原则,通过考察电子、离子密度、电场以及电子碰撞激发的空间演化,分析了大气压介质阻挡放电双频调控机制,为充分了解并揭示双频调制机理,发挥这一新型等离子体源的优势奠定了理论基础。

10Gbit/s高T_0无制冷分布反馈激光器

与折射率耦合分布的分布反馈(DFB)激光器相比,不管界面反射率是多少,增益耦合DFB激光器都能稳定地单纵模工作,而且具有高速、低啁啾的特性.本课题组用AlGaInAs/InP材料,采用增益耦合DFB结构,进行了单纵模激光器研发,并对器件特性进行了测试分析.

二轴伺服系统轮廓误差的控制研究

传统解决轮廓误差的方法并没有从根源上解决轴间的相互影响而引起的不同步。通过设计双轴的变增益交叉耦合控制器,把变增益交叉藕合控制应用到双轴进给伺服运动控制系统中,利用其在任何路径下都可以改善轮廓误差的优点,提高双轴进给伺服系统间因为各轴动态特性不匹配及负载扰动情况下的轮廓控制精度。搭建X-Y双轴交流伺服系统的试验平台,基于该平台对轮廓误差及算法进行研究,建立数学模型进行仿真分析与实验分析,结果表明该方法能显著提高轮廓精度,可以用于中小型高精度专用机床的开发。