粉尘吸附力数学模型及节能振打技术研究

国家对耗能企业的节能降耗提出了更高的目标.研究了电除尘器粉尘吸附力的数学模型,研究表明,随着粉尘厚度的增加,吸附力是一个非线性变化过程,而不是工业现场所认为的随着粉尘厚度增加,吸附力是一个线性单调变小的过程,在对吸附力的Matlab仿真和振打加速度的数学模型研究基础上,提出了电除尘清灰工业控制中节能振打策略,振打加速度跟随粉尘吸附力变化,在非线性振打中动态的节约能耗.最后,通过对顶部振打器的实验测试和模型仿真比较研究,对振打器定子线圈电流波形进行了对比,通过能量损耗的原因分析,提出了最佳节能振打电流周期.该技术的研究为研制新型非线性振打控制器提供了一定的理论依据.     

高温超导磁体指数损耗研究

研究了高温超导磁体的指数损耗的特征。数值仿真了在20K温度下由20个高温超导双饼线圈组成的超导磁体的指数损耗。分析了每个双饼及每匝线圈的指数损耗。研究了磁体的指数损耗随电流变化的趋势。通过在磁体两端增加铁轭改变磁体上的磁场,研究发现增加铁轭可以有效的减少磁体上产生的指数损耗。     

表面电机水平方向运动的模拟内环模型及控制

表面电机是通过对平台的无摩擦悬浮,实现高速高精度的目的,它是下一代制造业技术的核心。国外对它的研究已经开展了十多年,国内尚无正式的文献报道。本文介绍了表面电机的工作原理并对电磁力进行计算分析。根据力学方程建立了表面电机水平方向运动的模拟内环模型,并对模拟内环反馈控制进行了研究,提出了无加速度感应器的控制方法。仿真结果表明,该模型具有较高的动态性能和稳定性。     

二维变刚度蛇形机器人的运动仿真与性能分析

针对二维变刚度蛇形机器人运动性能的研究,建立了Simulink/Adams联合仿真模型,利用仿真模型研究变刚度驱动器的阻尼系数、刚度参数及角频率对其运动能耗的影响。为实现关节轨迹和关节刚度的同步控制,提出了基于双层CPG的运动控制器。结果表明：阻尼系数能够有效降低起动能耗占总能耗的比例,且低速运动时的起动能耗占比随刚度参数的增加而提高;高速运动时的变刚度蛇形机器人运动能耗存在峰值,应避免在该条件下运动。     

考虑布儒斯特角约束的复合积分制导律设计

雷达导引头下视探测超低空目标时,受多径效应的影响,严重降低了跟踪的精度。将弹目视线角约束在布儒斯特角附近,可有效降低多径干扰的影响。基于积分滑模控制的思想,设计出一种线性积分滑模制导律,该制导律相对于传统的滑模制导律而言,由于省去趋近滑模运动阶段,具有更快的渐进收敛特性。为了进一步提高视线角的收敛速率,设计了非线性积分滑模制导律,该制导律可保证弹目视线角在有限的时间内快速收敛至布儒斯特角。为了解决积分滑模开关项高增益系数引起的抖振问题,设计了滑模扰动观测器来估计目标的机动加速度。结合非线性积分滑模制导律,引入目标加速度的估计值,设计出一种复合制导律。结果表明,该复合制导律能有效地消除抖振现象,减小脱靶量,提高拦截的精度。     

起重船吊物系统动力响应仿真分析

起重船在波浪的作用下会引起吊重的大幅摆动,从而导致海上作业被迫停工.根据拉格朗日方程建立了吊物摆振三维非线性动力学模型,其中考虑了起重机吊重的升降运动等操作.采用数值仿真的方法对吊重的动力响应进行了研究,结果表明吊索长度、起吊速度以及激励频率等因素对吊物系统动力响应有重要影响,且吊重的面内、外摆角之间存在相互耦合作用.得到的结论可用于起重船吊物系统振动的预测与控制.     

自动闭塞区段追踪列车节能操纵仿真算法研究

研究了自动闭塞区段追踪列车节能运行优化操纵问题,分析了追踪列车运行与操纵的特点.构造了自动闭塞区段追踪列车节能运行优化操纵的仿真模型,能够反映信号显示变化对于追踪列车操纵策略的影响.设计了列车运行过程中信号显示变化的启发式算法,在考虑信号显示变化时机的基础上,研究了追踪列车工况转换与手柄位确定的算法设计问题.仿真案例表明:采用提出的机车操纵优化方法可以有效避免追踪列车不必要的制动调速,降低列车运行能耗.     

一种新型控制器的设计方案和仿真研究

通过对系统状态变量的运动规律做出某些假设,构建了一种基于经典力学运动方程的状态观测器,这种观测器能精确估计被控对象的位置,速度和加速度,而无需知道被控对象的数学模型。在经典力学运动方程的基础上,设计了一种新型控制器,这种新型控制器通过系统的运动位置,速度和加速度的负反馈作用,把原被控对象的输出轨迹引导控制到期望的系统输出轨迹,它能够有效高系统的控制品质和鲁棒性能。同时本文对利用Matlab软件仿真进行了分析,对仿真步长,仿真算法的选择总结了一些经验和建议。     

具有时间约束的电梯节能调度算法

针对电梯节能问题, 提出电梯能耗损失计算方法, 构建具有时间约束的电梯节能调度模型, 应用粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)分别对已知目标楼层和预测目标楼层两种情况的电梯节能调度问题进行建模和求解. 通过数值仿真分析, 从等待时间和能耗两方面比较了三种算法(最近服务原则(nearest car, NC)、已知目标楼层的粒子群算法和预测目标楼层的粒子群算法)的性能. 研究结果表明, 与NC算法相比, 在保证80%以上 乘客等待时间小于60s的情况下, 已知目标楼层的PSO算法可以实现系统节能18.2%; 预测目标楼层的PSO算法可以实现系统节 能9.6%. 随着等待时间约束的放宽, PSO算法可获得的节能比例显著增加. 目标楼层的准确性对节能调度具有重要影响, 已知目 标楼层的PSO算法会比预测目标楼层的PSO算法约多节能10%.     

航天电子设备多余物检测信号特性的影响因素分析

依据微粒碰撞产生声波的机理,运用频谱分析法,系统地研究航天电子设备多余物噪声检测过程中各操作变量和微粒物理参数对声波频谱的影响。通过单因素试验,详细分析了微粒粒径、微粒材质属性、振动力学条件中加速度和频率等4个因素对声音信号频谱分布的影响规律。同时,采用正交试验法确定了关键影响因素为微粒材质属性,并提出了微粒材质和粒径识别的可行性。该结果为进一步识别多余物微粒的参数提供了指导依据。     

用于磁定位的永磁体磁场仿真与实验研究

磁场分布模型是体内微型诊疗装置磁定位方法中的关键问题.使用两种常用的静态磁场分布模型,磁偶极子模型和等效磁荷模型分别对微型施药胶囊中使用的圆柱形永磁体的空间磁场进行了仿真计算和对比,仿真结果表明当场点到源点的距离r大于10倍圆柱永磁体尺寸时,两种模型的计算结果非常接近.在实验平台上进行的实验也得到与仿真相同的结果,说明在磁传感器与永磁体的距离大于10倍永磁体尺寸的前提下,磁偶极子模型是适用于体内微型诊疗装置的磁定位的.     

驱动胶囊内窥镜的外磁场的2D仿真及实验研究

提出了一种用于胶囊内窥镜驱动的外部磁场线圈，对它进行了二维磁场分析，用有限元方法对不同电流和永磁体直径下的磁场转矩进行了仿真，并搭建了相应的实验模型，在实验中取得较好的效果，为设计更加复杂的驱动无线内窥镜的外部磁场线圈提供了基础。     

航空反潜中的磁探仪系统仿真研究

为提供航空反潜的技/战术模拟训练手段,研究了航空搜索磁探仪的仿真.通过分析磁探仪工作原理,建立目标探测的物理模型,得到了实用的仿真模型,给出了目标的发现判决算法;采用功能模拟的方法,着重模拟记录器操纵台的工作情况;采用半实物的方式,对人机交互界面进行实物模拟,按照与实装一致的逻辑关系进行各种控制;借助先进的DirectX多媒体开发包CDX,采用虚拟仪表的方法,在计算机显示器上实现了磁探仪的主要部件-记录仪的仿真.该方案适应实际训练及战术发展的要求,在相应模拟器上进行的模拟训练取得了预定效果.     

基于磁梯度张量的旋转永磁体定位技术

为解决现有无线导航定位系统在一些特殊场合定位精度不高甚至出现无法使用等问题,根据磁场信号穿透力强、可全天候工作的优势,提出了一种基于磁梯度张量(magnetic gradient tensor, MGT)的旋转永磁体三维定位技术。首先,利用旋转单永磁体作为磁信标产生固定频率的正弦磁场信号,在接收端依据信号特征采用总体最小二乘法提取信号。然后,利用Matlab软件对接收到的信号进行数据处理,解算出MGT及磁场强度的大小,通过建立数学模型求得位置信息。最后,在3种旋转频率下对所提出的方法进行实验验证,在45 m内的平均定位误差为0.24 m。分析表明，该方法能够有效降低环境磁场的干扰,具有隐蔽性、实时性等优点,在地下钻进系统、水下航行器运行等领域具有较好的发展前景。     

基于磁梯度张量的旋转永磁体定位技术

为解决现有无线导航定位系统在一些特殊场合定位精度不高甚至出现无法使用等问题,根据磁场信号穿透力强、可全天候工作的优势,提出了一种基于磁梯度张量(magnetic gradient tensor, MGT)的旋转永磁体三维定位技术。首先,利用旋转单永磁体作为磁信标产生固定频率的正弦磁场信号,在接收端依据信号特征采用总体最小二乘法提取信号。然后,利用Matlab软件对接收到的信号进行数据处理,解算出MGT及磁场强度的大小,通过建立数学模型求得位置信息。最后,在3种旋转频率下对所提出的方法进行实验验证,在45 m内的平均定位误差为0.24 m。分析表明，该方法能够有效降低环境磁场的干扰,具有隐蔽性、实时性等优点,在地下钻进系统、水下航行器运行等领域具有较好的发展前景。     

分布式电磁人体运动姿态检测装置研究

根据肢体间相对空间角度构成人体运动姿态及无线电磁空间角度检测原理，提出分布式电磁人体姿态检测方法，研制出单臂运动姿态检测装置，显示了该方法的有效性。     

空间飞行器姿态控制用磁轴承飞轮研究

以空间飞行器姿态控制用磁轴承飞轮为研究对象,在论述磁轴承飞轮结构特点的基础上,介绍了该磁轴承飞轮试验模型的工作原理和系统组成,推导了其动力学模型,给出了磁轴承设计中的关键参数轴向恢复刚度、径向不平衡恢复刚度、旋转刚度的计算方法.最后对磁轴承的主动悬浮控制系统进行了设计,给出了试验结果,所涉及的问题对其它类型的磁轴承设计有参考价值.     

两轴型混合磁悬浮轴承变结构控制与仿真研究

介绍了两轴型混合磁悬浮轴承的系统结构,基于分散控制建立了磁轴承的控制系统模型。对磁轴承进行了变结构控制研究,根据二次型最优控制设计了切换函数,根据指数趋近律设计了变结构控制输入,实现了磁轴承的快速稳定和鲁棒性控制。通过与最优控制的对比仿真研究,表明了变结构控制具有良好的动静态特性。     

基于磁悬浮控制力矩陀螺的航天器动力学与仿真

磁悬浮单框架控制力矩陀螺(SGCMG)具有大输出力矩、长寿命和只消耗电能等优点,在航天控制领域引起了广泛关注.然而,航天器以及框架转动会使磁悬浮转子产生动框架效应,使输出力矩精度下降,甚至破坏磁悬浮系统稳定性.因此,建立了基于磁悬浮SGCMG的航天器动力学模型,分析了航天器、框架、磁悬浮转子三者之间的相互影响.数值仿真结果表明,框架角速度超调是破坏磁悬浮系统稳定性的主要因素.为避免磁悬浮转子失稳,应对操纵律输出适当限幅,并进一步提高框架伺服系统的性能.     

声纳浮标与磁探联合搜潜仿真研究

在声纳浮标和磁探搜潜原理的基础上,建立了在被动全向声纳浮标探测到潜艇目标的条件下,利用磁探仪对潜艇进行定位的相关数学模型,仿真分析了声纳浮标作用范围、磁探仪高度、潜艇下潜深度等因素对搜潜概率及搜潜效率的影响,获得了有益的效果.