嵌入式系统在舰船综合电力系统中的应用

舰船综合电力系统是未来舰船发展的方向,为实现复杂电磁环境下设备的远程控制和监测,嵌入式系统能很好的完成这些任务。本文以发电系统中励磁控制器设计为例阐述这种嵌入式系统的设计,即选用DSP来实现数据的计算和控制,选用ARM实现了数据的网络化通信,并通过FPGA芯片来协调这两个微处理器的正常工作。通过实物研制和实验验证说明了这种嵌入式系统的可行性,并通过模拟实际故障工况,论证了嵌入式系统控制的准确性、快速性和保护的及时性。

基于遗传算法的Modbus TCP协议模糊测试技术研究

论文针对传统协议模糊测试存在生成测试用例冗余度高和无法根据被测PLC的反馈来调整模糊测试用例生成等问题,通过建立测试用例队列来保存已经发送的模糊测试用例和该测试用例对应的异常码,并在遗传算法中计算个体适应度时,从个体与种子队列中种子的相似度以及该种子的异常码两方面来进行计算,从而实现根据被测PLC的反馈来调整模糊测试用例生成的目标,最后通过实验结果验证了论文所提方法的有效性。

单叶片桨噪声相移叠加法预报多叶片船舶螺旋桨非空化低频噪声

单个桨叶噪声预报螺旋桨非空化噪声可显著降低计算耗时,本文联合URANS和声类比方程对该方法进行验证,并对螺旋桨噪声的时域特征进行分析。首先计算均匀流中E779A螺旋桨的声辐射,揭示了桨叶上声压分布及测点声压信号的典型周期特征,采用单个叶片噪声相移叠加(简称"单叶片方法")预报螺旋桨噪声的结果,与对螺旋桨所有叶片积分的计算结果吻合良好,验证了均匀流中单叶片方法的可行性。将该方法应用于潜艇伴流场中无侧斜和大侧斜螺旋桨噪声辐射计算,预报结果与所有叶片积分的结果吻合较好,验证了非均匀流场中单叶片方法的可行性,说明单叶片相移叠加法预报螺旋桨普遍进流条件下的辐射噪声是可行的。研究结论也可为对转桨、泵喷等噪声预报提供参考。

矩阵式中频电源预测控制策略研究

矩阵式中频电源具有输入输出同时可控的特点,针对传统控制算法只对输出电压进行控制的不足,设计了矩阵式中频电源预测控制策略。详细分析预测控制策略的原理和特性,采用了基于多步的预测控制方法。在此基础上建立了矩阵式中频电源的预测模型,设计了包含输入输出性能约束的评价函数。实验结果表明,所提出控制策略可抑制负载的扰动,实现中频电压的低谐波输出,同时可控制电源系统输入侧无功功率为零,有效地提高了系统的运行效率。优良的动静态性能表明,该方法可在大功率电源中得到进一步的推广和应用。

矩阵式中频电源输出电压谐波分析

首先,分析了矩阵式中频电源的空间矢量调制策略,借鉴正弦脉宽调制技术推导出等效开关函数的解析表达式;然后结合三周期变量函数傅里叶级数展开式的推导,求得了等效开关函数的频域特性;最后,基于频域卷积定理,推导了输出电压的频谱函数,归纳了矩阵式中频电源输出电压的谐波特性。解析结果与采用快速傅里叶变换方法得到的结果吻合良好,验证了文中理论方法的正确性。

矩阵变换器简化调制策略及换流方法研究

以简化计算为目的,提出了一种基于参考信号的矩阵变换器空间矢量简化调制算法,它通过参考信号的简单数学运算来实现扇区判断和占空比计算,省略了传统方法中复杂的坐标变换和反三角函数运算。同时,从运行安全性角度出发,提出一种改进的混合型换流方法,确保换流过程的安全执行。最后,仿真结果验证了上述方法的正确性和可行性。

铜排不同端面对流换热系数提取试验方法

为了获得准确的温升模型,开展了在铜排不同端面对流换热系数提取试验。首先,依据传热学相关理论,通过铜排温升试验获得了铜排不同端面的热功率、热传导热量,并运用牛顿冷却公式求解了铜排不同端面的对流换热系数;然后,利用ANSYS有限元软件建立了铜排温升模型,并将计算求解的对流换热系数代入ANSYS仿真模型中,进行了稳态温升计算;最后,将仿真与试验所得的温度分布进行了对比,结果验证了ANSYS仿真模型的准确性和可行性。

变频谐波对电机振动噪声特性的影响规律

变频电机的振动噪声是影响电驱动产品应用的重要因素。为更准确掌握变频电机振动噪声激励,设计低噪声变频电机,该文建立变频电机振动噪声特性的一种分析模型,从变频机理出发,推导正弦脉宽调制(SPWM)变频器的输出谐波,再根据麦克斯韦定律计算分析变频激励下电机气隙的电磁激励力特性,并基于有限元法建立电磁-固-声多场耦合仿真计算模型,最后通过对比实测电机的声功率总结出变频谐波对变频电机振动噪声特性的影响。分析结果表明,电机振动噪声在低频部分的谐波由电机的调制频率产生,而变频器引入的高频谐波会使电机在开关频率附近辐射大量的噪声,因此,低噪声变频电机的设计必须消除或者削弱这些谐波。

电磁发射装置弹丸弹道姿态测量

电磁发射装置是一种依靠电磁能将弹丸以极快的速度推射出膛的电气设备。该文针对弹丸弹道姿态测量问题,提出一种基于高速摄像技术以及图像增强与边缘提取后处理技术的弹丸姿态测量方法。由于弹丸运动速度极快,采用高速摄像技术对飞行中的弹丸进行拍摄,同时鉴于摄像设备硬件以及拍摄条件限制,提出一种基于伽马变换以及二型模糊集的图像增强算法以改善图像对比度及清晰度。进一步基于SUSAN算法与形态学操作对图像边缘进行提取并利用基于最小二乘原理的多项式拟合迭代方法实现了对弹丸边缘的拟合和姿态的提取,最后通过实验验证该文方法的有效性。

三电平SVPWM变频调速系统的PSCAD/EMTDC仿真

本文分析了三电平空间矢量脉宽调制的基本原理,应用电磁暂态分析软件PSCAD/EMTDC搭建了基于三电平逆变器的感应电机调速系统模型,实现了电机的矢量控制。仿真结果证明了该方法的有效性。

脉冲电抗器的电磁-温度耦合分析

脉冲电抗器作为储能装置的主要组成部分，其小型化一直是研究的难点。根据脉冲电抗器结构参数进行简化，依据其对称性建立了1／4结构的三维模型，并利用ANSYS有限元软件，通过载荷传递物理场耦合方法进行电磁场与温度场的耦合分析，给出电抗器的磁场以及不同时刻温度场的分布结果，将相关实验数据与仿真结果进行比对，仿真结果误差范围为2％。

大行程柔顺对称缓冲机构设计与分析

针对传统缓冲机构结构相对复杂、体积质量较大的不足,面向小口径电磁发射武器对称缓冲、大垂向负载的需求,该研究提出了一种柔顺梁竖直布置、柔顺机构左右对称布局的缓冲器与摇架一体化设计的柔顺对称缓冲机构,分析了缓冲机构中柔顺直线导向机构(linear guide compliant mechanism,LGCM)的刚度、行程以及垂向承载能力等参数,并进行了仿真验证与静动态试验测试,柔顺对称缓冲机构的刚度为892.82 N/mm,行程为±7 mm,垂向承载能力可达12400 N,之后进行了实弹射击测试。测试结果表明,缓冲机构最大后坐位移为5.12 mm,经缓冲后的最大冲击传递力为4743.7 N,有效降低了后坐冲击,达到了缓冲机构设计目标。