一种单平面电极阵列结构的介质上电润湿数字微流控器件

一种高介电常数(K=7.6～11.6)的有机铁电聚合物材料——偏氟乙烯与三氟乙烯共聚物首次作为介质层用于介质上电润湿效应的数字微流控器件.在30 V的外加电压下,液滴与器件间的固-液接触角可以从118°下降到75°,并且呈现明显的电压极性相关性.基于此现象,设计并制作了新型的单平面电极阵列结构的数字微流控器件,简化了器件结构和工艺流程,整个工艺步骤可以与集成电路工艺兼容.新型器件成功实现了3μL的液滴的往返运输,工作电压只需20 V.     

观音岩水电站混合坝插入式接头的抗震性能

观音岩水电站混合坝插入式接头高度达71,m,是大坝结构的薄弱环节,接头的动静安全直接关系到工程全局.以薄层单元模拟插入式接头中堆石坝心墙与混凝土的接触面,堆石和心墙料采用Hardin非线性动力本构模型,在三维非线性静力分析基础上,基于时程法对大坝连接坝段进行了地震动力分析,揭示了在地震过程中接头部位接触面的开合变形性态、剪切破坏及地震永久变形情况.三维非线性仿真分析的结果表明:在设防烈度地震作用下,土质防渗体与混凝土坝接触面仅在靠近顶部和两侧部位发生一定张开,张开度较小,张开持续时间短,接触面并未形成贯通的张开面;接触面剪切破坏范围较小,顶部具有一定程度的永久变形.综合来看,插入式接头的抗震安全性是有保障的.     

航空电动推进系统控制及半物理仿真研究

针对一类采用有限能量供电的新型航空电驱动系统,研究系统的最小损耗电流控制及母线电压直接前馈控制问题。提出一种考虑电机铁损的永磁同步电机（PMSM）Γ型等效电路模型,推导满足电机电磁损耗最小的励磁电流表达式。电机转子磁链定向控制,在dq轴电流解耦控制中引入dq轴电流近似表达式。同时,针对电源电压跌落现象,在逆变器空间矢量调制算法中引入母线电压的实时检测值。基于dSPACE半物理仿真实验平台,研制成功航空电驱动系统地面半物理仿真实验系统,给出了系统结构设计及基于MATLAB/SIMULINK的实时控制系统模型。实验结果表明,采用最小损耗电流控制及母线电压直接前馈可以扩宽PMSM高效运行范围,有效抑制电源电压扰动对系统的影响。

Abstract：

A loss minimization current control （LMC） and DC bus voltage feedforward control for a novel aero electric propulsion system with limited power supply were researched. The optimal magnetizing current expression was derived from a Γ equivalent circuit,with taking the iron losses of permanent magnet synchronous motor （PMSM） into account. Adapting rotor field oriented control,the d and q_axis decoupling current control was designed based on an approximate expression of d and q_axis current. As the output voltage sag of battery packs,the sampled value of DC bus voltage was used in the space vector modulation generation algorithm. Hardware-in-loop （HIL） simulation system for this electric propulsion system,based on dSPACE is constructed and the HIL system structure design and real time control module under MATLAB/Simulink were proposed. A variety of experiments was carried out. And experiments result shows that LMC can extend the PMSM operation area with high efficiency as well as restrain the influence caused by the DC bus voltage sags.     

翼伞系统纵向动力学建模研究

动力翼伞是一种具有广泛应用价值的独特飞行器,其低速飞行和较大的载荷重量的特点可以使得它成为航空拍摄或军事侦察监视等应用的平台。通过建立简单适用的纵向动力学模型,可以对其速度、姿态等方面的稳定性进行相应的分析。通过推力来控制飞行器的爬升、下降或平飞,起到调整高度的作用。仿真结果表明通过合理的设计载荷与翼伞的质量比、连接绳的长度、翼伞质心与压心的相对位置等影响参数,可以得到较为理想的效果。

Abstract：

Powered parafoils represent a very unique class of aircraft which has broad applied value. Their slow flight and large payload characteristics make them a practical platform for applications such as aerial screen and military surveillance. The stability of speed and attitude was analyzed by designing a simple and applied longitudinal dynamic model. The climbing, descending or flying straight-and-level of the aircraft were controlled by thrust, which had an effect to adjust the altitude. The simulation results show an ideal purpose can be gained by designing the parameters such as the mass ratio of the payload and parafoil, the length of the link, and the relative position between the center of mass and center of pressure rationally.     

体外电磁驱动的膀胱动力泵的建模与仿真

针对神经源性膀胱的辅助排尿问题,基于膀胱的结构和储排尿机制,提出了一种体外电磁驱动的膀胱动力泵。为了研究其排尿动力特性,运用电磁学理论,建立了该泵的电磁驱动单元数学模型,并进行了合理简化。在此基础上,建立了描述膀胱压和尿流率与电磁铁电流、气隙宽度及永磁体体积和数量等影响因素之间关系的数学模型。仿真和试验分析结果表明,膀胱压和尿流率与电磁铁电流成近似线性关系,调节电磁铁电流可调控膀胱压和尿流率。所建立的数学模型简单有效、使用方便,可为膀胱动力泵的特性分析和结构设计提供理论依据。

Abstract：

To solve the problem of assisting a neurogenic bladder micturating,a bladder power pump driven by an external electromagnet was proposed,according to the structure and micturating mechanism of human bladder.To investigate the micturition performance of the pump,the mathematic model of the electromagnetic drive in the pump was built using the theory of electromagnetics,and simplified reasonably.Based on the simplified model,the mathematic models that express the relations between the intravesical pressure and urine flow rate and the influence factors such as electromagnet current,air gap,permanent magnet volume and number,were also established.The simulation and experimental results show that the intravesical pressure and the urine flow rate are approximately proportional to the electromagnet current respectively and can be regulated by adjusting the electromagnet current.The established mathematic models are simple and practicable,which provide the theoretical basis for the performance analysis and structure design of the pump.     

船舶运动与受扰Kalman估计精度的统计分析

考察船舶水动力参数在标称值附近按均匀分布发生随机变化时,船舶纵向运动姿态及受扰Kalman估计的统计性能.针对某船,在5级海情,18节航速及45度航向常规工况下,当船舶水动力系数按均匀分布发生士10%、±20%随机变化时,给出船舶姿态及受扰Kalman估计精度的概率建模方法及应用.仿真结果表明,当水动力系数出现摄动时,估计精度服从对数正态分布,平均估计精度与未出现摄动时相比无显著变化.     

基于汽车电子机械制动系统的EBD/ABS研究

采用电子制动力分配(EBD)实现了采用电子机械制动(EMB)后的汽车前后轴间制动力分配,提出了基于EMB的制动防抱死(ABS)模糊PID控制算法.在建立EMB模型及整车模型的基础上对三种典型工况下的制动过程进行了仿真研究.结果表明,通过EBD能实现理想的制动力分配,基于EMB的ABS能把各车轮的滑移率精确地控制在目标滑移率附近,具有较强的鲁棒性.     

微粒子复合体介电特性的理论研究

微粒子复合体是一种极具潜力的功能材料,研究它与电磁波的相互作用,有着重要的理论和实际意义.从材料的构成看,微粒子复合体属于异质性材料.因此,一般采用有效媒质法研究它的物理参量.为此,我们利用平均场理论,建立微粒子复合体介电特性的有效媒质理论模型,并利用这一模型结合具体的复合体系统讨论微粒形状和表面异质层等因素对渗流转变的影响.     

混合动力汽车机电复合制动控制系统研究

通过分析和研究混合动力汽车在低附着系数路面制动时制动系统的工作状态与要求,针对具有独立的电机回馈制动控制系统和独立的液压制动控制系统的混合动力汽车,设计了一种新颖的回馈制动与防抱死制动机电复合模糊控制系统.该两层分级控制系统顶层协调控制电机回馈制动与液压制动过程工况分配,底层协调控制力矩分配与调节.对控制策略与方法进行了研究并通过仿真与试验进行验证,结果表明车辆制动性能良好,能量回收制动力矩和液压制动力矩能够协同工作,部分制动能量被回馈储存,控制策略与方法有效且鲁棒性好.     

基于神经网络的并联式混合动力汽车控制策略

为提高并联式混合动力汽车的燃油经济性和控制系统的响应时间,应用神经网络实现控制策略.首先,结合逻辑门限控制策略和等效燃油消耗最小原理制定控制策略,并根据电池的荷电状态(SOC)进行调整.然后将调整后的策略在典型工况JA1015循环上实验,采集合理样本来训练对角回归型神经网络(DRNN),获得基于神经网络的控制策略.最后,在电动汽车仿真软件ADVISOR平台上进行仿真实验,仿真结果表明,采用神经网络的控制策略,提高了并联式混合动力汽车的燃油经济性,响应快,且具有通用性.