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计及边端效应的直线式移相变压器等效电路分析

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电工技术学报 2024年第6期39卷 1792-1805页

作者：赵镜红周长朵王涵铭严思念严冬傲海军工程大学电气工程学院武汉430033

直线式移相变压器是一种新型移相变压器,具有绕组结构简单、易于模块化和可任意角度移相的优点。其直线型结构导致变压器存在边端效应,进而导致气隙磁场产生畸变。为了计算出边端效应产生的影响,该文从直线式移相变压器的磁场进行深入分... 详细信息

直线式移相变压器是一种新型移相变压器,具有绕组结构简单、易于模块化和可任意角度移相的优点。其直线型结构导致变压器存在边端效应,进而导致气隙磁场产生畸变。为了计算出边端效应产生的影响,该文从直线式移相变压器的磁场进行深入分析,并建立计及边端效应的等效电路模型。首先,基于一维场理论对直线式移相变压器进行数学分析,根据场路复功率相等的原则,推导出等效电路二次侧参数,并计算出边端效应修正系数;然后,根据边端效应的分析结果和直线感应电机的等效电路拓扑建立计及边端效应的等效电路模型;最后,通过直线式移相变压器的二维有限元仿真模型和小功率样机的实验,验证了建模方法的合理性和等效电路模型的准确性。

关键词：直线式移相变压器边端效应等效电路有限元

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消磁站水下磁传感器定位方法

电工技术学报 2024年第4期39卷 956-965页

作者：王玉芬周国华吴轲娜李林锋海军工程大学电气工程学院武汉430033

采用消磁站海底平面磁传感器阵列进行测量是获取舰艇磁场的主要途径,水下磁传感器位置误差是影响舰艇磁场测量的主要因素。针对该问题,将磁场与深度测量数据相融合,提出一种基于磁场梯度优化的消磁站水下磁传感器定位方法。将通电螺线... 详细信息

采用消磁站海底平面磁传感器阵列进行测量是获取舰艇磁场的主要途径,水下磁传感器位置误差是影响舰艇磁场测量的主要因素。针对该问题,将磁场与深度测量数据相融合,提出一种基于磁场梯度优化的消磁站水下磁传感器定位方法。将通电螺线管线圈等效成磁偶极子,通过磁传感器位置偏差区域x和y方向的平均磁场梯度优化确定线圈的两组磁源移动位置,结合深度测量数据分别建立方程组构造目标函数,并采用动态学习策略多群体粒子群算法进行优化求解,从而实现消磁站水下磁传感器的高精度定位。在系统分析和评估深度传感器精度、环境磁噪声等影响规律的基础上,开展位置校正数值模拟和物理缩比模型实验。实验结果表明,该方法可有效地解决消磁站水下磁传感器的定位问题,定位误差小于0.1 m,能够满足舰艇磁场的测量要求。

关键词：磁场梯度定位水下磁传感器深度传感器

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舰艇水下腐蚀静电场计算及影响因素仿真分析

哈尔滨工业大学学报 2024年第7期56卷 154-161页

作者：柳懿唐炜豪嵇斗海军工程大学电气工程学院武汉430033

为了进一步分析影响舰船电场的不同因素,提高舰艇水下静电场仿真分析中电偶极子建模方法的准确性,研究产生舰艇水下腐蚀静电场的腐蚀电化学原理和特性,从腐蚀电流密度的角度推导船体-螺旋桨电偶腐蚀电流表达式,并利用镜像法求解出了空气... 详细信息

为了进一步分析影响舰船电场的不同因素,提高舰艇水下静电场仿真分析中电偶极子建模方法的准确性,研究产生舰艇水下腐蚀静电场的腐蚀电化学原理和特性,从腐蚀电流密度的角度推导船体-螺旋桨电偶腐蚀电流表达式,并利用镜像法求解出了空气-海水二层模型下水平和垂直电偶极子电场解析式。建立基于舰艇腐蚀电流电偶极子的电场解析模型,在此基础上利用数值仿真对一中型舰艇水下50 m测线上的电场进行分析。结果表明:在设定变化范围内,船体腐蚀电位、螺旋桨腐蚀电位、船体浸水面积、螺旋桨浸水面积、海水温度、海水电导率对舰艇水下腐蚀静电场的影响程度分别约为29%、23%、53%、82%、30%和67%。仿真结果和电场解析模型可以为进一步研究舰艇水下腐蚀静电场特征及防护方法提供有力的理论支撑。

关键词：腐蚀静电场腐蚀电流密度电偶极子腐蚀电位海水电导率

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基于SE(3)的鲁棒自适应算法及其在SINS/DVL中的应用

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上海交通大学学报 2024年第4期58卷 498-510页

作者：钱镭源覃方君李开龙朱天高海军工程大学电气工程学院武汉430033

针对复杂环境下SINS/DVL组合导航易受干扰的问题,提出了基于SE(3)的鲁棒自适应算法.通过将李群/李代数理论和鲁棒自适应策略引入正交变换容积卡尔曼滤波(TCKF),使TCKF的估计状态纳入特殊欧氏群,改善了状态空间不一致问题.并利用卡方检验... 详细信息

针对复杂环境下SINS/DVL组合导航易受干扰的问题,提出了基于SE(3)的鲁棒自适应算法.通过将李群/李代数理论和鲁棒自适应策略引入正交变换容积卡尔曼滤波(TCKF),使TCKF的估计状态纳入特殊欧氏群,改善了状态空间不一致问题.并利用卡方检验和Huber方法,在量测更新时根据新息向量自适应地重构异常量测.SINS/DVL实验结果表明,所提方法具有比传统方法更优的空间一致性和鲁棒性.

关键词：组合导航李群/李代数 Huber方法正交变换容积卡尔曼滤波

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标量磁位积分方程法计算舰艇三维静磁场

兵工学报 2024年第3期45卷 948-956页

作者：何保委周国华刘胜道宗敬文唐烈峥海军工程大学电气工程学院湖北武汉430033

掌握舰艇磁场分布规律是实施舰艇磁防护技术的重要前提,采用积分方程法计算舰艇三维静磁场是有效手段之一。积分方程法通常建立以剖分单元内磁化强度或者磁感应强度为待求量的方程组,基于所求得的源区值获得整个场域的解。若想进一步提... 详细信息

掌握舰艇磁场分布规律是实施舰艇磁防护技术的重要前提,采用积分方程法计算舰艇三维静磁场是有效手段之一。积分方程法通常建立以剖分单元内磁化强度或者磁感应强度为待求量的方程组,基于所求得的源区值获得整个场域的解。若想进一步提高磁场计算精度,需要增加网格密度,代价则是计算机的内存需求和计算量急剧增加。针对这一问题,采用一种以标量磁位为待求量的积分方程。将铁磁源区划分为四面体单元,根据变分原理将未知函数分片展开,按照单元和节点的相对位置关系寻找奇异积分,采用参数替换的方法转化为非奇异积分。球体解析模型表明:使用标量磁位进行建模仅需将源区离散为粗糙的网格单元即可得到高精度的磁场计算结果;网格加密后,标量建模方法在保持计算精度的同时,内存需求和CPU执行时间大幅小于矢量建模方法。开展了三维舰船磁场的虚拟验证实验,对于大型船体等需要精细划分网格的铁磁物体,标量磁位积分方程法计算得到的磁场与有限元商业软件的计算结果吻合较好,并且与矢量建模方法相比更加高效和节约内存。

关键词：舰艇磁场积分方程法标量磁位四面体单元奇异积分

电磁发射用永磁同步直线电机磁场解析及推力波动优化

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兵工学报 2024年第7期45卷 2159-2170页

作者：贾光勇孙兆龙黄垂兵周炜昶卯寅浩雷招然海军工程大学电气工程学院湖北武汉430033

针对电磁发射用永磁同步直线电机的磁场解析及推力波动优化问题,建立单边发射电机磁场解析模型,利用矢量磁位及边界条件,分别对次级Halbach永磁阵列及初级六相绕组磁场进行解析,得到气隙磁场分布,进而建立单边发射电机主要结构参数与电... 详细信息

针对电磁发射用永磁同步直线电机的磁场解析及推力波动优化问题,建立单边发射电机磁场解析模型,利用矢量磁位及边界条件,分别对次级Halbach永磁阵列及初级六相绕组磁场进行解析,得到气隙磁场分布,进而建立单边发射电机主要结构参数与电磁推力间的函数关系。选取永磁阵列极弧系数及厚度、初级绕组宽度及厚度4个参数作为优化变量,利用遗传算法寻找设计变量的最优组合,使发射电机单边电磁推力波动最小化。分析结果表明:磁场解析结果精度较高,电磁推力计算误差满足工程分析的需要;优化后的单边发射电机平均推力提升1.21%,峰均力比下降62.688%,通过解析及仿真结果的对比验证了理论推导的正确性及优化方法的合理性。

关键词：永磁同步直线电机电磁发射磁场解析推力计算推力波动

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基于MEFD-小波阈值降噪的舰船电场特征提取

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 88-93页

作者：胡育诚王向军汪石川海军工程大学电气工程学院湖北武汉430033

为实现低信噪比情况下的舰船轴频电场特征提取,提出一种基于MEFD-小波阈值的特征提取方法.首先采用引入自回归滑动平均模型(ARMA)的改进经验傅里叶分解(MEFD)分解含噪信号;然后采用L2范数筛选出有效信息分量;最后对后续的信号采用小波... 详细信息

为实现低信噪比情况下的舰船轴频电场特征提取,提出一种基于MEFD-小波阈值的特征提取方法.首先采用引入自回归滑动平均模型(ARMA)的改进经验傅里叶分解(MEFD)分解含噪信号;然后采用L2范数筛选出有效信息分量;最后对后续的信号采用小波阈值降噪进行处理.为验证所提方法的有效性,采用仿真信号与船模实测信号进行对比实验.结果表明:本文方法对环境噪声干扰具有鲁棒性,在船模实验2B距离下的提取结果正交性指数为0.0015,相似性指数为0.4503,具有更好的特征提取效果,能实现更远距离的电场信号检测,为后续的电场特性分析及应用打下良好基础.

关键词：轴频电场改进经验傅里叶分解小波阈值去噪 L2范数特征提取

新型刚柔耦合爬壁机器人虚拟样机建模与仿真分析

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机械设计 2024年第3期41卷 42-51页

作者：韩力春王黎明薛毓铨侯佳欣海军工程大学电气工程学院控制工程教研室湖北武汉430033

对于具有刚柔耦合性质的船用爬壁机器人在建立虚拟样机时,履带为多柔性体连接件,刚性体与柔性体机构之间难以建立配合关系及动力学约束,从而导致其不能完成仿真运动。针对此问题,文中依据DAE建模原理和SI2积分求解法提出刚柔分离建模方... 详细信息

对于具有刚柔耦合性质的船用爬壁机器人在建立虚拟样机时,履带为多柔性体连接件,刚性体与柔性体机构之间难以建立配合关系及动力学约束,从而导致其不能完成仿真运动。针对此问题,文中依据DAE建模原理和SI2积分求解法提出刚柔分离建模方案。设计了刚柔耦合爬壁机器人,其由刚体性质的车体框架和柔体性质的履带移动机构组成。通过此建模方案有效地完成了机器人的多体动力学虚拟样机建模和仿真,联合仿真结果表明:机器人的越障能力提高了3 mm。基于此虚拟样机模型完成了实际样机的制作与试验,验证了此刚柔耦合爬壁机器人设计的合理性及刚柔分离建模方案的可行性,为履带式机器人领域的多体动力学虚拟样机建模提供了新方案。

关键词：爬壁机器人刚柔分离建模多柔性体联合仿真多体动力学

基于输出电压轨迹的三相逆变器开关管开路故障诊断

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中国电机工程学报 2024年第3期44卷 1106-1116,I0021页

作者：徐小健于飞海军工程大学电气工程学院湖北省武汉市430033

开关管开路故障会让功率变换器的输出电压与电流产生严重畸变,因而降低了变换器输出的电能质量。开路故障出现后其余功率开关器件的损耗可能增加,所以容易在电路中引发二次故障。文中提出一种针对三相逆变器开关管开路故障的故障诊断方... 详细信息

开关管开路故障会让功率变换器的输出电压与电流产生严重畸变,因而降低了变换器输出的电能质量。开路故障出现后其余功率开关器件的损耗可能增加,所以容易在电路中引发二次故障。文中提出一种针对三相逆变器开关管开路故障的故障诊断方法。故障类型与故障器件的辨识通过分析三相逆变器在αβ平面上的输出电压轨迹实现,仅需要测量滤波后的输出线电压。所提出的方法易于实现,可以诊断三相逆变器的所有开关管开路故障情况。最后,通过仿真和实验验证所提出方法的可行性和准确性。

关键词：故障诊断开路故障三相逆变器电压轨迹克拉克变换

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