同极同槽双边平板型PMLSM的设计及推力优化研究

为降低直线电机的推力波动, 提出一种同极同槽双边平板型永磁直线同步电机(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor, PMLSM), 且采用不同方法优化其结构参数. 为确定电磁设计方案, 根据同极同槽双边平板型PMLSM的结构特点和旋转电机的设计方法, 推导出适用该电机的电磁设计公式, 并建立二维有限元仿真模型进行分析和验证. 随后采用田口法筛选优化变量, 分别通过单参数扫描和基于克里金代理模型的粒子群算法进行优化. 结果表明, 在满足推力不低于600N的前提下, 推力波动大幅降低, 且永磁用量减少了13％.     

基于MATLAB的异步电动机线性化控制系统的仿真

从异步电动机在同步旋转坐标系下的状态方程出发，在一定的条件下，对其系数矩阵简化．推出异步电动机的线性化控制模型．并基于该模型得出异步电动机的线性化控制系统．以给定电机为例，对该模型的有效性、响应用MATLAB进行仿真分析．验证的结果说明上述模型具有实用价值．     

三相光伏并网逆变器状态空间模型与矢量控制

随着分布式发电的发展,分布式发电系统成为旋转设备发电机和逆变器接口发电机构成的混合电力系统.系统稳定性分析需要研究状态空间模型,以及合适的逆变器模型,从而对已经成熟的旋转电机模型进行必要的补充.电机模型包括自动电压控制器AVR(automatic voltage regulator)和功率补偿功能,逆变器模型包括锁相环功能和内部控制功能等.基于三相光伏并网电压源型逆变器模型,进一步分析内部电流控制环,外部功率控制环,平均功率测量以及PLL技术.所有模型采用状态向量技术进行详细推导,类似于旋转电机的数学模型分析.模型包含非线性项,但能在运行点上线性化,基于MATLAB SIMULINK/PLECS仿真平台,对状态空间模型的并网系统进行数字仿真,仿真结果表明基于状态空间的数学模型和空间矢量控制,能有效改善并网电流的电能质量,实现并网要求.     

HET-450大功率霍尔电推力器仿真分析及试验

针对大功率霍尔推力器耐受强热载荷不易稳定工作、宽放电电压范围调整难以高效电磁调控等关键难点，兰州空间技术物理研究所与哈尔滨工业大学联合开展了10 kW级以上大功率霍尔推力器技术研究，开展了热分析设计，并建立热仿真模型，计算获得关键组件稳态温度，结果显示各部位温度均满足设计要求；同步建立了PIC仿真模型，进行了80 mg/s固定流率下，不同电压下电离特性分析，结果表明推力器放电腔口径较大情况下，电压低会使工质利用率降低从而导致推力器效率低；进一步，开展性能分析，得出600 V阳极效率低于500 V时工况，分析为电离不充分和壁面能量损失所致；此外，基于实验样机开展了试验研究，实现30 kW功率下的稳定工作，表明针对性热防护设计具有较好效果，并采用激光干涉推力测量法，获得推力为1.33 N,与仿真数据所得1.38 N偏差在5%以内，具有较高的符合度，表明推力器设计合理有效。     

大气压氩气介质阻挡放电特性的一维粒子仿真

介质阻挡放电(DBD)是产生低温等离子体的一种常见放电方式。本文建立了大气压下氩气DBD的一维PIC/MCC模型,采用了粒子自适应权重(APM)以及基于OpenMPI的并行计算策略,考虑了带电粒子在介质板上的积累以及复合反应。本文针对频率500 kHz,幅值电压3 kV正弦电压激励下放电的时空演化特性进行仿真研究,得到了其汤森放电、辉光放电等阶段中的放电特征,研究了电压幅值、气隙间距、介质板介电常数等参数对放电特性的影响。     

电磁悬浮控制系统的设计与仿真

在介绍电磁悬浮控制系统的基本原理基础上,建立了电磁悬浮控制系统的位置和电磁控制电压关系的数学模型,并采用了复合模糊控制器设计了磁悬浮控制系统,在M atlab/S im u link下进行了仿真实验,并取得了令人满意的仿真结果.     

基于不同风况的双馈型风力发电机组并网谐波分析

风能是重要的可再生能源,为提高风能利用效率,分析不同风况下双馈型风电场注入电网的谐波特性具有重要意义.本文以双馈型风力发电机组为研究对象,在MATLAB仿真平台下搭建多种风速模型,分析不同风况下双馈风力发电机组注入电网的谐波特性;根据MATLAB仿真结果,风电场注入电网的谐波主要集中在低阶次谐波,且不同风况下的风电场谐波含量及其分布情况均不相同.分析结果为风电并网谐波的治理工作提供一定的理论依据.     

基于电桥失衡效应的高随机性PUF电路设计

通过对物理不可克隆函数(Physical Unclonable Functions, PUF)电路和电桥失衡效应的研究, 提出一种高随机性PUF电路设计方案. 该方案首先利用工艺偏差导致电桥失衡产生随机偏差电压, 然后结合电压型灵敏放大器产生随机的、不可克隆的响应信号. 在TSMC 65nm CMOS工艺下, 采用全定制方法设计PUF电路, PUF单元电路的版图面积为2.23?m×2.43?m. 通过Spectre软件, 在不同电压下对所设计PUF电路进行Monte Carlo仿真验证, 分析其逻辑功能、随机性等特性. 实验结果表明: 所设计的PUF电路在电源电压1.2V和温度25℃下随机性可达51.8%.     

基于电晕放电的离子风推进装置推力性能

基于电晕放电的离子风推进装置的推力性能进行了实验研究。采用线-箔、线-平行箔和针-箔三种不同的电极结构,研究了外加电压和电极结构对离子风推进装置推力的影响。结果表明,对于线-箔结构,电晕放电的起始电压随着电极导线半径的增加而增加,装置的推力随着外加电压的升高而增加。在相同的外加电压下,具有多个收集极的线-平行箔结构产生的推力大于线-箔结构产生的推力,而针-箔结构产生的推力亦高于线-箔结构获得的推力。对应的静电场数值模拟结果表明,不同的电极结构改变了电场的空间分布,进而影响了离子风推进装置的推力。进一步的优化设计应综合考虑发射极附近的局部电场以及发射极和收集极之间的空间电场的组合效应,以提升离子风推进装置推力性能。     

瞬态横风作用下的高速列车曲线通过安全性研究

为了研究高速列车在瞬态横风作用下的曲线通过安全性,引入瞬态"中国帽"风载模型和计算方法,将瞬态"中国帽"风载化简为作用在车体侧墙中心的横向力、作用在车体中心的倾覆力矩和摇头力矩.介绍了曲线外轨超高的定义和计算方法,根据相关规范选取合理的曲线半径和仿真速度,确定了18种仿真工况.基于多体动力学软件SIMPACK,建立了高速列车动力学仿真模型,完成各项参数的设置.对18种工况下的倾覆系数、脱轨系数、轮重减载率、轮轨垂向力、轮轴横向力等车辆安全性指标进行了分析,得出在曲线外侧施加横风,曲线内侧施加横风和无横风等情况下高速列车的曲线通过安全性规律.     

基于查找表的电路老化检测传感器设计

通过对电路老化检测与查找表(Look-Up Table,LUT)方法的研究,提出一种基于查找表的电路老化检测传感器设计方案.该方案首先建立老化压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator VCO)频率降级?t_p和电压压降?V_(DC)的老化模型,通过老化感知电路产生基准频率和老化频率其次,利用相位放大原理得到频差信号,并采用计数基准VCO周期的方式将频差信号量化.然后,按LUT规则将老化信息以电压方式输出.最后,在TSMC 65 nm CMOS工艺下仿真验证,结果表明所设计的老化检测传感器感应分辨率为0.001 8%,老化模型计算值与仿真数据相对误差在9%以内,能够实现电路老化检测的功能.     

基于模糊PI算法的频率自动控制系统设计

分析了超声换能器频率相位差和偏移值的关系,由于无法通过时域模型来表达,并且该模型构建的经典控制器其适用性不高,基于此本研究提出基于模糊PI控制的超声电源频率跟踪系统,进一步指出换能器两端电流电压时域模型,通过频谱分析法能够获得两者相位差以实现超声电源频率跟踪仿真分析。构建超声电源频率跟踪系统并进行仿真分析,处于正常工作电压下测量初始谐振频率,通过仿真分析和实验数据表明该方法的有效性。本研究发现,相对传统控制方法来说,基于模糊PI法能够提升系统控制精度,以提升超声换能器的使用寿命以及运行效率。     

高层建筑外观形体比例对风载作用结构横向振动的影响

以承受定常和周期风载的高层建筑为背景,研究外观形体比例对于结构物横向振动响应的影响规律.将矩形截面的高层结构物抽象为一Euler悬臂梁结构,通过分析其本构关系建立动力学模型,采用Galerkin原理及振动理论得到结构的振动响应,研究表明外观形体比例对高层结构在顺风向载荷作用下的振动有重要影响:在定常载荷作用下,结构物的顺风向位移随高层结构物的迎风面高宽比增大而增大;而在周期激励载荷作用下,结构物发生顺风向振动,结构的最大顺风向位移对结构物的外观形体比例敏感,却并不单调变化.     

电磁齿轮磁场的分析与计算

电磁齿轮是由在产生磁场的载流线圈周围布以磁性材料的齿所构成,电磁齿轮系统通过电磁吸引力来实现传动,本文对电磁齿轮周围磁场的分析与计算,为电磁齿轮传动系统控制模型的建立与研究提供了理论根据。     

基于惠斯通电桥的弯曲应变测量灵敏度研究

惠斯通电桥广泛应用于现代测量技术以及自动控制领域,本文从理论上分析了惠斯通电桥电压灵敏度与组成电路中各元件参数的关系,讨论了影响电桥电压灵敏度的几个关键因素,得出获得最大电压灵敏度的参数条件。分析结果表明：惠斯通电桥的电压灵敏度主要由桥路相邻两侧电阻的比值决定,等臂电桥具有最大灵敏度。同时,考虑到桥路输出电压与组成电路中的电阻相对变化率具有非线性,使用电阻应变片并采用半桥差动方式来搭建实验测试装置,以消除桥路电压非线性带来的影响。最后,利用自主搭建的半桥差动电桥对不同弯曲应变状态下的测量电压灵敏度进行了实验测试。实验结果表明,通过半桥差动连接方式,弯曲应变状态下桥路电压随应变程度呈线性关系     

异步电动机的线性化控制模型与MATLAB仿真分析

以交流电机统一的双轴理论为基础,建立异步电动机的线性化控制模型,并对线性化控制系统的动态结构进行数值分析,所获仿真结果说明采用上述方法的有效性.     

周期性冲击载荷下冲床调模计数器的隔振研究

针对冲床工作时滑块受周期性冲击载荷大的工况特点,对安装在冲床滑块上的电子式调模计数器进行了减振研究.在电子式计数器结构的基础上,建立了冲击载荷作用下计数器隔振系统的动力学模型;利用傅里叶级数将冲床周期性冲击激励展开并施加到该模型上,并通过分析该模型的动态响应得到隔振系统的传递率.以光电传感器的抗振度为减振指标,采用遗传算法完成了该隔振系统的隔振参数优化.最后在Simulink软件环境下建立了系统的隔振仿真模型,并进行了力和位移传递率的仿真分析.仿真结果显示:计数器的力与位移的传递率明显减小,隔振后计数器承受的冲击加速度小于光电传感器规定的抗振度,达到隔振指标.     

拥挤快速路交织区的SUMO仿真及换车道模型优化

城市快速路交织区内拥挤的交通流特性与普通快速路设施不同,强烈的换道需求和复杂时变的路况影响驾驶员的判断.对拥挤的交织区的交通仿真需要根据研究区域拥挤交通流的特点正确选择跟驰模型和换车道模型,操作方法上要求正确处理减速区域和冲突区域路权分配规则.本文讨论拥挤交织区交通仿真模型的建立和优化方法,在SUMO微观交通仿真平台建立了一段快速路立交桥上的交织区域的仿真模型.根据该交织区的交通流特点对仿真平台所用的换车道模型进行了优化设计,开发了模型参数的自动化校正程序对仿真参数进行了校正.     

产生区宽度模型与产生寿命的确定

本文建议了一种由两个不同电压扫描率下的饱和电容值确定产生寿命的实验方法。C}7于这一实验方法只涉及不同电压扫描率下产生区宽度之差，因此无论使用Fierret的改进的产生区宽度模型或是使用简单的Zerbst模型都将给出同样的产生寿命值。实验结果表明，对于同一个MOS电容器样品，从不同电压扫描率组合得到的产生寿命值基本一致.     

基于边缘ZI回归模型的分组数据影响分析

为了研究含零较多的分组计数数据对边缘ZI(zero-inflated)回归模型的影响,在完全数据的对数似然基础上利用局部影响法对其进行诊断.同时,基于模型中参数的ES(expectation-solution)估计,分别研究了类内加权扰动、类音加权扰动、解释变量扰动和响应变量扰动下的局部影响分析,得到了相应的诊断统计量.最后,根据所得统计量,获得了园艺试验中一组计数数据的影响点,结果说明该文提出的方法是有效的.