摘要：右旋顺捻钢丝绳在高速回撤过程中会发生右偏现象,钢丝绳在回撤末期剧烈甩动,存在缠绕滑轮和损坏周边设备的安全隐患。为评估钢丝绳在回撤过程中的风险,指导回撤轨迹规划算法设计,以多体动力学为基础建立了钢丝绳回撤过程的运动仿真模型。首先,根据“质量-弹簧-阻尼”模型,推导出钢丝绳的张力;然后,在假设钢丝绳摩擦因子有各向异性特征的条件下,建立了各向异性摩擦力学模型,分析右旋顺捻钢丝绳的右偏现象;再次,将绳丝等效为柔性梁,根据捻制钢丝绳的抗弯刚度模型推导了钢丝绳的弯矩;最后,将所有物理特性集中于节点,通过牛顿第二定律与运动学方程得到各节点的运动轨迹,并基于所建立的钢丝绳回撤运动仿真模型,分别对右旋顺捻钢丝绳和右旋交互捻钢丝绳在两种不同速度轨迹规划下的回撤过程进行了仿真分析。分析结果与试验现象相符,初步验证了所建模型的正确性。

摘要：针对电磁线圈发射装置在每次发射后其身管位置存在数毫米的变化,无法确保装填精确到位这一问题,开展了智能装填系统中自适应轨迹规划的设计与研究,并对智能装填系统的装填终点位进行了精确的自适应位置控制设计。采用激光测距技术检测发射装置身管的实时位置,利用EtherCAT实时工业以太网对数据进行计算转换,完成对智能装填系统的装填终点位的实时在线修正,结合PLC轨迹规划技术实现了智能装填系统中的自适应轨迹规划。研究结果表明,激光测距技术运用在位置控制中,装填控制精度可达±0.15 mm,使得自动装填的柔性增加,每次装填时终点位反馈与终点位命令跟踪良好。经计算,控制的超调在0.006%以内,终点位的位置偏差在12.2μm左右。由于激光的运用,装填系统多了一层保护,不需要每次装填至最大行程225 mm处。由此可见,该设计增加了智能装填系统整体的鲁棒性、稳定性和冗余性。研究拓展了激光测距技术在自动装填领域中的应用,为后续自动装填控制系统发展提供理论指导。

摘要：多级线圈发射装置的放电时序,需要根据电枢运动位置进行触发控制。使用光电传感器检测位置存在易受环境干扰与异物遮挡等问题。基于差动变压器与运算放大器组成自激振荡回路的方法,设计了一种结构简单、适用于线圈发射装置的位置检测装置。分析了电路原理,并采用低阶因子叠加拟合高阶系统的方法,分析了器件参数对系统的影响并设计电路。通过仿真软件对检测装置电路进行了仿真,并对装置功能进行实验验证。在有限元仿真软件中将检测电路模型与多级线圈发射装置模型结合,进行触发控制,仿真验证了基于位置检测电路的触发控制方法的有效性。

摘要：为解决舰船轮缘推进器(RDT)水润滑推力轴承承载能力差、使用寿命短等问题,提出采用超硬材料聚晶金刚石(PCD)为摩擦副的重载水润滑推力轴承设计方案。研制了金刚石粒度分别为10μm,25μm和35μm的PCD推力轴承并开展了台架试验和RDT样机试验。台架试验结果表明,粒度为10μm的轴承在重载工况下的摩擦因数波动剧烈,而粒度为25μm和35μm的轴承在20 MPa比压下可以稳定工作。该比压比现有RDT采用常规软/硬材料配副的水润滑推力轴承比压提高了40倍。转速为400 r/min时轴承的稳定摩擦因数约为0.015,且在数十小时的试验中无磨损迹象。粒度为35μm的轴承通过了在RDT样机上开展的为期1个月的启停、加减速、高速重载等严苛工况下的试验考核,证明水润滑PCD推力轴承可以胜任RDT极端恶劣环境的工作。

摘要：电磁轨道发射装置绝缘体在发射试验后易出现绝缘性能劣化而影响发射装置寿命。为研究不同劣化因素对绝缘性能的影响规律,将影响绝缘性能的因素解耦成6个独立状态,并对这6种典型的绝缘劣化形貌的形成和危害进行了讨论,设计了绝缘性能实验。不同试样的表面电阻率测量结果表明:积铝和液膜对绝缘劣化的影响最大,杂质和接缝处积铝其次,烧蚀碳化和膛内高温的影响最小;不同试样的直流沿面闪络电压高于交流沿面闪络电压,但二者变化趋势相似,均可以反映材料的绝缘性能;试样的耐受电压能力与其表面电阻率关系密切,积铝和液膜导通了试样表面,杂质和接缝处积铝试样的耐受电压能力较差,约为烧蚀碳化试样的1/2、加热试样的1/4。

摘要：控制电路在上电与掉电的过程中存在暂态过程,此时绝缘栅双极型晶体管(IGBT)驱动信号容易失控,若主电路支撑电容已完成充电,会导致主电路短路故障。针对此问题,为防止暂态过程中IGBT的误触发,需要对驱动信号进行控制。简单有效的方法为,在暂态过程中产生一个使能信号,使能信号禁止IGBT驱动信号输出,待控制器稳定以后才使能IGBT驱动信号。此处采用比较器LM393D和芯片SN55452BP设计了一种上电顺序简单、易于实现和可靠性高的保护电路。经过仿真验证与实验测试,保护电路能够有效地抑制控制电路暂态的影响,避免开关误触发等问题。

摘要：提出一种以d-q同步旋转坐标系下,电流为观测对象的插入式永磁同步电机的非奇异高阶终端滑模观测器,用来获得高性能矢量控制系统所必需的电机转子位置及速度信息.采用非奇异终端滑模控制,提高了观测器的动态响应速度及鲁棒性,利用高阶滑模控制技术的特性,有效地抑制了传统滑模控制的抖振现象.同时给出了转速环及电流环调节器的参数设计方法,转速环调节器采用积分反馈算法,电流环调节器使用前馈解耦内模控制技术,参数在线调整简单.将该算法应用到2MW永磁同步低速电机无传感器控制系统中,实验结果表明,该方法能够准确计算出电机的位置和速度,使系统具有良好的稳态精度和动态性能.

摘要：基于对电磁力以及热应力的解析计算公式的推导,运用ANSYS有限元仿真软件对固定电抗器顶底端面情况下的铜箔进行电磁-温度-结构耦合分析,分别得出热应力及所受总应力与应变的分布情况。进一步对电抗器的结构进行优化,综合考虑其结构强度要求与连发温度要求,确定电抗器的最优设计结构,最终通过试验验证出仿真与设计方案真实可信。

摘要：合理地设计导轨冷却系统需要了解电磁发射过程中导轨温度的时空分布,为此,设计并搭建了基于光纤光栅的导轨温度测量系统,测量了导轨多处的温升数据。依据延时测温数据,推测了导轨温度分布及演化规律。结果表明：导轨体电阻的焦耳热是热量比重中最大的部分;整个导轨上热量分布不均,电枢起始位置附近的热量最高;热量率先在导轨横向截面达到平衡,再逐步向两端传导耗散。结论为验证、修正导轨温度场仿真模型及设计导轨冷却系统提供了依据。

摘要：电力电子变流装置中的开关续流元件功率二极管由续流到截止转换的反向恢复过程中会在负载上产生电压尖峰,且短时续流下电压尖峰会很大,极易造成器件过压失效.为了有效指导电力电子装置的可靠性设计,基于半导体物理和功率二极管基本结构,深入论述了PIN结构续流二极管开关瞬态工作机理,利用存储电荷的分析方法推导出二极管续流瞬态下的反向恢复电压尖峰机理及其随续流时间的变化规律:电压尖峰在短时续流下较大,随续流瞬态时间的增大而减小.以绝缘栅双极型晶体管和续流二极管组成的两电平半桥逆变单元为例进行实验,结果表明:二极管续流瞬态发生反向恢复的电压尖峰随续流瞬态时间的增大近似呈指数规律减小,待续流电流稳定后,电压尖峰趋于常数,并最终随着续流过程的结束而进一步减小直至恒定,验证了理论分析的正确性.对完善续流二极管反向恢复机理以及提高电能变换装置的可靠性具有一定的理论意义和应用价值.