比例式变推力固体姿控发动机非稳态特性研究

为了研究比例式变推力固体姿控发动机的内流场非稳态特性,建立了比例针栓推力器的二维轴对称计算模型,基于动网格技术模拟入口压强随喉部面积变化而变化的推力器工作模式,得到了内流场各性能参数的变化规律。结果表明:在非稳态工作过程中,内流场会出现典型的亚音速回流区、斜激波和流动分离等特征,入口压强、针栓壁面及喷管壁面压强均随针栓靠近喉部而增大,推力器推力逐渐上升,实现了推力连续调节。开关频率会加剧针栓前进过程中头部压强波动。针栓头部收敛角越大,其头部回流区越小。当喉部面积一定时,燃速压强指数越高,发动机压强与推力变化范围越大,为实现预设的推力调节范围,需要选择合适的燃速压强指数。

MD-W5040水下推进器外转子电机设计与分析

针对水下推进器电机的性能要求,设计了一款12槽14极、250 W的MD-W5040外转子直流永磁电机,分析了其结构特点。然后在Maxwell2D中建立了电机模型,前处理后对电机的磁场磁密、输出转矩、负载损耗等进行了计算。进一步地,将损耗作为热源在Ansys Workbench的Fluent模块中对稳态负载下的电机进行了温度计算,验证了该电机设计合理性。最后对试制的电机物理样机进行了测试分析,结果表明在额定电压、电流时,电机转速3000 r/min,输出功率为258 W,扭矩为0.8 N·m,效率为78.8%,满足水下推进器对驱动电机的性能要求。目前,该电机已实现了量产。

一种新型混合磁路多边耦合直线推进器

单位体积的推力是评价直线推时器的一种重要指标,该文提出一种新型混合磁路多边耦合直线推进器,与传统结构直线推进器相比,这种推进器在永磁体磁势源的方向上增设了电励磁磁势源,使得这个方向上的磁动势可控和可补偿,从而提高单位体积的推力。文章详述了这种新型直线推进器的结构和工作原理,应用磁网络分析方法,推出了这种直线推进器的数学模型,理论分析表明,新结构的直线推进器可获得比传统的混合结构直线推进器大的单位体积推力。文章介绍了研制的新型直线推进器的模型样机,通过与同体积的传统混合结构直线推进器的对比实验,证明这种直线推 进器的推力大于同体积同材料的混合结构直线推进器这一结论的正确性。

基于小波神经网络的深海电机系统混沌预测

针对深海机器人推进电机系统易出现混沌现象,直接危及其稳定运行这一现状,提出一种有效的预测方法对混沌现象进行分析,实现对混沌的预先控制.利用相空间重构与小波神经网络相结合的方法对深海机器人推进电机系统的混沌现象进行分析研究,与以往单纯利用小波神经网络进行预测相比,通过相空间重构可以为小波神经网络的输入提供较为准确、可靠的数据样本,使得预测结果具有较强的可靠性和实用性,同时解决了小波神经网络不能进行中长期准确预测的问题,为进一步研究混沌控制和混沌抑制提供了基础条件.

电推进真空热环境试验研究现状及关键技术

电推进是空间任务的重要推进手段,也是急需发展的空间技术之一。为了评价电推进装置的有效性和可靠性,需要在地面开展各种验证试验,其中有热环境试验。文章对电推进装置的热环境试验技术发展现状进行了跟踪研究,结合国外热环境模拟设备的研制使用情况,梳理出热环境试验相关的关键技术,就我国电推进热环境试验技术和试验设备提出了发展建议。

基于PLC技术的船舶艏侧推控制系统

船舶艏侧推装置主要有采用螺旋桨变距控制和定螺距桨的电机正、反转三速控制两种,其缺点是智能程度低,线路复杂,耗能高。该研究针对定螺距桨的船舶艏侧推装置,利用变频技术实现变频电机的调速控制,利用PLC技术实现设备的远程智能控制,不仅简化设备,降低成本,减少维护工作量,而且提高的控制性能,改善工作动态过程,减少艏侧推引起的电网冲击、节能。论文论述了变频控制的设计及其重要参数设计和调试,根据负载特性给出相应的控制规律,还从现场总线角度分析控制系统的实现并给出PLC程序设计的说明。

深海机器人无刷推进电机混沌现象的数字仿真

给出了深海机器人无刷推进电机混沌模型,利用计算机数字仿真方法分析推进电机的混沌运行现象.对于几种典型运行工况,就推进电机系统的响应特性进行了数字仿真计算,并观察到发生混沌运动时的蝴蝶效应和对初始值的敏感性,从而证实了深海机器人用无刷推进电机系统中混沌现象的存在性.

螺杆钻具在侧钻井钻进过程中相关问题的探讨

套管内侧钻是低成本开发剩余油气的有效途径。由于螺杆钻具本身具有良好的动力特性,在套管内侧钻中得到广泛应用。螺杆钻具主轴轴承总成是螺杆钻具的薄弱环节,对整个螺杆钻具的使用寿命起决定性作用。主轴轴承的结构形式又决定了螺杆钻具的使用条件。通过对螺杆钻具主轴轴承的轴向力分析,指出螺杆钻具在套管内侧钻井钻进中应注意的问题。

固体姿轨控比例推力器动态特性研究

为研究直流伺服电机控制的固体姿轨控比例推力器动态响应特性,开展了冷流试验;并建立了相应的非线性数学仿真模型。由Matlab软件进行了推力器动态过程仿真。仿真结果与试验结果吻合较好,验证了仿真模型的正确性。将推力器的动态响应过程分为三个阶段,研究了不同参数对推力器动态特性的影响。结果表明:电机参数主要影响运动触发时间和针栓运动时间;外部作用力是响应速度的重要影响因素;推力迟滞时间由自由容积大小和针栓运动速度决定。

深海机器人推进电机系统的混沌控制

深海机器人推进电机系统中出现的混沌现象,直接影响深海机器人稳定性、可靠性和安全性.采用自适应控制技术对其混沌行为加以控制,对该方法的可行性和有效性进行了证明.设计和构造了易于工程实施的混沌控制器,用于深海机器人推进电机系统混沌控制.仿真实验表明,推进电机系统在自适应控制器的作用下可迅速脱离混沌状态,并进入持续稳定状态,控制效果明显.可以为深海机器人推进电机系统中可能出现的混沌运行行为提供控制策略和抑制预案,有利于混沌控制嵌入软件的开发,确保深海机器人稳定、可靠和安全地运行,具有一定的实用价值.

水下机器人推力器布置及控制仿真研究

针对自治水下机器人(Autonomous underwater vehicle,AUV)推力器布置和控制仿真的困难性及以往电机仿真难以进行的缺点,提出1种进行多推力器运动仿真的方法,该方法建立的模型克服了推力器推力控制系统不能与电机结合的问题,能较好地反映推力器布置和电机的响应情况,可为AUV的运动控制、布置设计及控制系统开发等提供验证模型。针对流线型AUV CRanger-2的推力器布置情况,在对其建立推力器模型的基础上,利用模型对设定推力下的推力器控制进行仿真。仿真结果表明:该方法能够有效地模拟推力器布置既定情况下的电机运动与推力控制,可为水下机器人控制策略优化提供仿真平台。

IGCT在矿井提升机斩波串调系统中的应用

采用转子回路串电阻调速的绕线式异步电机广泛应用于矿井提升机电控系统,提出了将斩波串级调速方案应用于改造该类矿井提升机电控系统。其与常规串级调速系统的不同之处在于转子直流回路中加入了直流斩波器。斩波串调不仅克服了有级调速的缺点,还可以采用闭环控制,使调速性能大大改善,同时与普通串调系统相比,逆变器的容量大为减小;更为重要的是能够大大改善电机拖动系统的功率因数。

直线型和推进器型负载变频异步电动机的转差率

利用异步电动机机械特性曲线,分析了变频调速异步电动机在拖动直线型负载和推进器型负载时转差率随频率的变化规律。结果表明:变频调速异步电动机拖动直线型负载时,频率改变而转差率不变;拖动推进器型负载时,转差率的改变不仅与频率有关,还与电机的额定转差率有关。在近似计算时,可以认为变频后的转差率与额定转差率之比,等于变频后的频率与额定频率之比的平方。

导管螺旋桨结构参数对永磁电机推进器效率的影响

电机推进器的效率直接影响自主/遥控水下机器人(ARV)的续航能力,不仅和电机自身效率有关,还和导管、螺旋桨结构参数有关。针对万米ARV所用推进器,基于坐标变换进行导管螺旋桨三维建模。搭建导管螺旋桨计算流体力学(CFD)仿真模型,分析其水动力性能。通过永磁推进电机本体与控制系统联合仿真,计算电机损耗和效率。分析在导管螺旋桨产生的总推力一定的条件下,其盘面比、纵倾角及导管攻角与推进器整体效率之间的关系。仿真结果对导管螺旋桨的设计和优化具有一定的指导意义。

船用中压侧推起动器的设计和应用

系统阐述中压侧推起动器在船舶领域的设计应用。系统采用自耦降压启动方式控制,方案稳定可靠,能有效防止因起动电流过大给同回路主电网造成较大的电压降,从而影响其他并联在电网中的设备正常使用的情况出现。介绍中压侧推起动器工作原理,主要由安全启动原理、紧急停止工作原理、报警信号原理3部分组成。

离子推力器放电室参数在线优化实验研究

为了改进氙离子推力器传统优化实验方法,针对环切场放电室设计多维优化调节机构,通过步进电机配合电磁铁实现放电室设计参数的在线实时调节。实验中在线调节放电室长径比、中间磁极靴位置、阴极顶位置等参数,得到了放电室性能影响规律,经迭代实验获取了优化后的放电室构型及磁场参数。优化后的推力器性能曲线"膝点"较正交实验结果更加靠后,在工质利用率80%~90%区间内,束离子电离能耗低于正交实验优化结果。在线优化实验方法极大缩短了离子推力器设计周期,降低研制成本,并弥补了传统方法需多次破空导致参数一致性差的不足。

CAN总线在波动仿生推进器中的应用

波动仿生推进器是一种依据鱼类仿生学原理设计的新型水下推进器。控制器局域网(ControllerAreaNetwork,即CAN总线)是一种能有效地支持具有很高安全等级的分布实时控制的串行通信协议。基于波动仿生推进器内部环境及多电机独立控制结构的特点,采用CAN总线来构建波动仿生推进器内部的通信网络。文章对CAN总线在波动仿生推进器上的应用方案进行了系统阐述,提出了具体的软硬件解决方案,并对其中的一些关键点进行了说明。此外,对波动仿生推进器的波动控制技术,即多电机的协调控制方法也作了相应论述。

激光微推力器的控制系统设计

针对微小卫星、钠卫星编队飞行时的姿态和轨道控制要求,提出星载微推力器的概念,而激光微推力器在众多的微推力器中以能产生10-7N.s^10-4N.s的最小冲量受到了国内外研究学者的关注。激光微推力器系统包括五个分系统,通过采用软件芯片DSP驱动步进电机的控制策略对控制分系统进行设计,实验结果表明可以取得较高的控制准确度。

无轴轮缘推进器内置电机防护材料与防护工艺综述

无轴轮缘推进器采用永磁电机-螺旋桨-舵一体化设计,取消了传统轴系推进器的传动轴等结构,在节省安装空间、提高推进效率和减振降噪的同时,也面临着电机水下防护难题。分析了其内置电机的防护需求;讨论常用防护材料的优缺点;此外,介绍了电机转子和定子的防护层制造工艺;最后总结了目前防护材料及工艺的不足,提出需要进一步研究的重点和目标。