摘要：利用基于计算流体力学的流量传感器设计方法实现了对适合安装于水平管道的特殊结构的金属管浮子流量计三维湍流流场的数值仿真研究．流场仿真所需的模型采用GAMBIT软件建立,通过FLUNT软件进行仿真,仿真过程中利用受力平衡来控制计算精度．数值仿真结果和物理实验结果比较,浮子受力平衡误差绝对值为2．01%时,流量误差绝对值为0．70%,证实了仿真结果的准确性．同时,利用流场仿真信息对流量传感器结构做了进一步的优化,解决了水平式金属管浮子流量计在大流量下的浮子振动问题．

摘要：为了改善无刷双馈电机转子谐波含量大、导体利用率低的缺点,基于齿谐波原理提出了一种采用不等匝数同心式转子绕组的无刷双馈电机。对该绕组的设计原理、方法以及谐波磁动势计算进行了分析,推导出了适用于各种绕组分布系数的计算方法,给出了一个绕组设计示例进行说明,利用绕组的设计原理制造了一台新型不等匝数同心式转子绕组的无刷双馈电机实验样机,并针对转子绕组的低谐波含量特性进行了研究。为了验证转子绕组设计的正确性,对样机进行有限元建模仿真与实验。仿真与实验结果表明,采用不等匝数同心式转子绕组设计的无刷双馈电机转子谐波含量低、导体利用率高,具有优良的性能。

摘要：针对小型无人直升机在飞行过程中容易受到非匹配扰动影响的特点,本文设计了一种基于新型滑模控制方法的轨迹跟踪控制器.首先,建立了无人直升机系统的非线性数学模型,并对该模型进行近似反馈线性化处理,同时将模型分为位置和偏航两个子系统;然后,利用扩展扰动观测器对复合扰动以及非匹配扰动的各阶导数的估计值,设计新型时变滑模面,得到滑模控制律,并给出了控制系统的稳定性分析;最后,仿真结果验证了控制方法的有效性和优越性.该新型滑模控制方法的优越性主要体现在:对非匹配扰动具有较强的鲁棒性,以及能有效地抑制抖振现象.

摘要：以磁阻式旋转变压器的基本结构为基础,针对进一步提高旋转变压器精度的问题,提出一种定转子结构的优化方法.研究转子形状对旋变气隙磁通密度的影响,并总结出最小气隙长度及气隙比例系数这两个关键参数的选取规律.在定子结构优化中,讨论了定子齿上开辅助槽时,槽深对磁路及优化效果的影响,结果表明:转子的气隙比例系数和最小气隙长度分别取1.6和0.6,mm时优化效果最好,定子铁芯上引入辅助槽设计有效降低了低次谐波,使优化后的旋转变压器谐波含量明显减少,输出电压波形更具正弦性.

摘要：通过激励线圈和检测线圈,电磁传感器可以对被测物内部的电磁特性进行测量.为此,提出了一种用于相含率测量的新型电磁传感器——螺旋电磁传感器,进一步采用场量提取法推算了180°和360°螺旋线圈的灵敏度矩阵,并基于灵敏度分析对这2种传感器结构进行了优化设计,得到了优化参数的选取范围和规律.改进的螺旋电磁传感器具有更均匀、更灵敏的特性.同时,硬件实验表明,螺旋电磁传感器检测的电学敏感指标能够很好地反映被测物场的相含率,通过传感器的互感相角相对变化率与相含率的相关曲线,可以验证螺旋电磁传感器在相含率测量中的可行性和准确性.

摘要：以Fluent软件为工具,采用双流体模型,对涡轮流量传感器测量体积含气率低于10%的气液两相泡状流进行了数值仿真.提出了以仪表系数迁移量为评价涡轮流量传感器测量气液两相流性能的方法.通过对传感器内部流场的分析可知:随着入口体积含气率的增加,叶片吸力面侧、叶片尾缘附近的气相体积分数明显增加,导致传感器仪表系数迁移量明显增大.以现有传感器与改进传感器的仪表系数迁移量仿真值的对比为判定依据,对现有传感器进行了改进设计.在天津大学自动化学院气液两相流装置上进行了实验,验证了该改进设计的有效性.

摘要：针对高功率密度电机功率大、体积小的特点,通过综合选择水冷系统平衡电机的热量,保证高功率密度电机的散热。利用计算流体动力学(CFD)和热场比较轴向型、周向型、螺旋型3种水冷方式,从流速、冷却效果、水泵功率、温度分布及工艺等多方面综合比较并选择最优水路结构——螺旋型水路,并应用此水路作为高功率密度电机的机壳内部水冷方式。传统电机的电流密度为5.0 A/mm2,通过采用螺旋型水冷系统、优化电机磁路结构和对材料的特殊设计,同样的温升可使电流密度增至10.0 A/mm2。这样在电机体积和重量基本不变的情况下可使电机的功率提高1倍,达到设计高功率密度电机的目标。最后,通过红外热成像仪的温度测试验证螺旋型水路应用CFD流固耦合温度场分布的一致性。

摘要：提出一种飞轮电池储能系统的控制方法,该方法在电压外环和电流内环的双闭环控制结构基础上加入转速控制环,无需切换外环控制对象,通过控制飞轮转速的改变即可实现飞轮电池的充放电过程。在充电过程中,电网决定直流母线电压,利用转速控制环对飞轮转速进行限制,防止飞轮电池过充电;在放电过程中,则由飞轮电池维持直流母线电压的稳定。分别给出电流环、电压环和转速环控制器参数设计。利用Matlab/Simulink软件建立飞轮电池储能仿真系统并在样机上进行实验验证,仿真和实验结果均已验证所提控制方法的有效性。

摘要：非完整控制系统为本质上的非线性系统,线性控制策略对其显得无能为力.为此,把一种新颖的非线性控制方法———Backstepping应用于非完整控制系统的镇定.Backstepping以Lyapunov稳定为设计原则.系统的设计实现了系统全局指数镇定,同时具有良好的动静态性能和强的鲁棒性.最后对一定的不确定性给出了系统仿真,验证了系统设计的有效性.

摘要：针对制冷系统具有非线性、强耦合、大时滞且难以建立精确数学模型等特点,设计了一种改进的自抗扰解耦控制器。首先,通过引入线性修正项设计了非齐次有限时间收敛的扩张状态观测器,保证了观测器误差在有限时间内能够快速收敛到0,进而通过构造Lyapunov函数证明了其有限时间收敛的特性;采用静态解耦方法将制冷系统解耦为两个单输入、单输出系统,实现了制冷系统过热度和蒸发温度的独立控制;最后,利用改进的扩张状态观测器估计动态耦合和其他扰动并补偿到非线性误差反馈控制中,实现了制冷系统的动态解耦并改善了控制效果。仿真结果表明,该控制器不仅能较好实现解耦并具有良好的动态特性,而且具有更好的抗扰性和较强的鲁棒性,同时约有2%的节能效果。