余度飞行控制系统的可控性与余度伺服器的力均衡

本文对余度飞行控制系统的控制特性进行了研究,分析了系统的可控性,系统可控与不可控变量对偏置的动态响应。并对余度伺服器的压力均衡问题进行了引伸,设计了比例积分式数字均衡回路,经过实验验证,获得了良好的均衡效果。     

三余度永磁同步电机绕组匝间短路故障诊断方法

机载作动系统可靠性是保障飞机飞行性能和飞行安全的重要前提，为了提升机载电力作动系统用三余度永磁同步电机系统可靠性，针对其常见的绕组匝间短路故障（ITSCF），本文提出一种基于高频谐波电流的在线故障诊断方法。通过电机绕组ITSCF数学模型，明确了故障后旋转坐标系下交直轴电流的典型高频脉宽调制（PWM）谐波故障特征；综合分析交直轴谐波电流对瞬态工况扰动的鲁棒性，选择直轴高频谐波电流周期有效值作为诊断特征；为了消除各余度电流固有谐波的影响，提出了基于三余度谐波电流平衡度的故障诊断方法；最后设计了故障诊断算法，通过带通滤波器进行高频谐波电流提取，并采用周期有效值计算实现谐波电流量化，最终通过三余度平衡诊断表实现故障余度识别。通过仿真模型验证了诊断算法的有效性，为提升机载电力作动系统可靠性提供借鉴。     

大型民机的非相似余度飞控计算机研究

 对中国自主研制的大型民机的余度飞行控制系统进行基础技术研究,设计了一套适合民机电传(FBW)系统的余度飞控计算机(FCC)新方案。提出了民机余度飞控计算机的2个设计准则：满足系统的可靠性指标和满足FO/FO/FO容错等级。然后根据这2个基本准则,给出了民机余度飞控计算机设计的7个建议,从而确定了民机余度飞行控制系统的余度数和余度结构：新型民机的余度飞行控制系统可采用非相似四余度,每个余度通道由两个支路构成比较监控结构,每个支路运行2套软件,保证软硬件系统的可靠性均衡。还确定了民机余度飞行控制系统的工作方式,使用Petri网分析了新方案的可靠性,并与B777和A320的余度飞控计算机进行了比较。     

霍尼韦尔公司容错式大气数据/惯性基准装置

容错式大气数据/惯性基准装置(ADIRU)是大气数据/惯性基准系统(ADIRS)的关键部分。而ADIRS被用作分布式结构的ARINC651综合模块化航空电子设备(IMA)的惯性与大气数据基准。霍尼韦尔公司的ADIRU采用简单可靠的方法完成故障探测、故障隔离及余度管理,从而满足了民航市场低寿命周期成本和高可靠性的需求。ADIRU有4个惯性余度,比常规的3余度系统增加了一级,因而具有延期维修能力。高可靠的分块式设计、简单的内部串行接口和表决方式,很适于利用惯性余度元件给出高度完整性的系统输出。它不需像常规系统那样从多源大气数据和惯性输出完成自身的余度管理。     

基于纯硬件电路的三余度信号表决器设计

针对数模混合式机载控制系统输出的多余度控制信号、模拟式机载控制系统设计中余度输入输出信号综合难度大的问题,对较典型的三余度信号设计了纯硬件的表决器。利用高增益运算放大器对最小及最大信号输入作用的正反饱和特性,并通过将正反饱和作用相互抵消的方法,实现了模拟三余度信号的中值选择;借助于继电器的对电压控制信号的自我识别方式,实现了三余度电压控制信号的多数表决。仿真及测试表明,所设计的三余度信号硬件表决器能够简单有效地解决数模混合式控制系统三余度指令输出的综合问题,以及模拟备份控制系统三余度信号的输入与输出表决,从而能够简化余度系统的设计,提高系统可靠性。     

余度舵机系统的性能降级与可靠性分析

余度舵机是电传飞控系统的关键部件,其通道间存在着较严重的力纷争现象。在建立四余度舵机数学模型的基础上,研究了力均衡算法,对四余度舵机一次故障、二次故障情况下的性能降级和可靠性进行了仿真分析。仿真结果标明,优化的力均衡算法可以有效解决力纷争的问题,四余度舵机可以在一次故障、二次故障的情况下持续工作。采用动态故障树分析方法进行了四余度舵机可靠性分析,证明了其具有非常高的可靠性。     

机载大屏幕显示器的余度设计及余度管理

余度技术是系统或设备获得高可靠性的设计方法之一。为了显著提高系统的任务可靠性,当系统发生故障时,余度系统能够自动完成系统重构,继续正常工作,从而提高了飞机的任务可靠性和安全性。本文从余度设计的概念出发,通过对余度等级、结构、数目及层次等几个方面对余度设计进行分析,结合某大屏幕显示器余度设计,给出了余度设计的基本方法,提出了一种余度管理方案,该设计思想也可用于其它机载设备中。     

DDV作动器余度数字伺服系统工程设计与实现

 介绍一种直接驱动阀（DDV）式作动器的余度数字式伺服系统设计与实现,描述了系统的余度配置、设计思想及组成,建立了DDV作动器的结构参数化模型及数字伺服回路的模型,并进行了仿真,分析了作动器动静态特性、采样频率及监控器的设计性能。最后,采用快速原型实时仿真,对余度数字式伺服系统完成了的性能试验验证,结果表明系统性能令人满意。     

电传飞行控制系统的余度设计技术

余度设计是提高电传飞行控制系统安全性与任务可靠性的一种重要手段。对电传飞行控制系统中的余度设计内容进行了介绍,探讨了这一领域的一些重要问题。主要内容包括相似余度,非相似余度,解析余度,功能冗余设计技术。对其核心技术和研究难点进行了分析,为进一步研究打下了基础。     

双双余度飞控计算机架构设计及实现研究

飞控计算机的可靠性与安全性是飞机飞行安全的重要一环,通过对余度技术的分析,确定了余度架构设计的方法;对双双余度架构的功能、信息交互等进行设计;基于上述研究,对软件功能进行划分,设计软件执行结构;研究了余度管理的策略。该双双余度架构设计提高了飞控计算机的可靠性与安全性,对飞控计算机的余度设计具有重要参考意义。     

A fault-tolerant triple-redundant voice coil motor for direct drive valves: Design, optimization, and experiment

A direct drive actuator (DDA) with direct drive valves (DDVs) as the control device is an ideal solution for a flight actuation system. This paper presents a novel triple-redundant voice coil motor (TRVCM) used for redundant DDVs. The TRVCM features electrical/mechanical hybrid triple-redundancy by securing three stators along with three moving coils in the same frame. A permanent magnet (PM) Halbach array is employed in each redundant VCM to simplify the system structure. A back-to-back design between neighborly redundancies is adopted to decouple the magnetic flux linkage. The particle swarm optimization (PSO) method is implemented to optimize design parameters based on the analytical magnetic circuit model. The optimization objective function is defined as the acceleration capacity of the motor to achieve high dynamic performance. The optimal geometric parameters are verified with 3D magnetic field finite element analysis (FEA). A research prototype has been developed for experimental purpose. The experimental results of magnetic field density and force output show that the proposed TRVCM has great potential of applications in DDA systems.     

高转速比异步变频电机电磁设计及温升研究

高转速比异步变频电机电磁设计,既要满足高速弱磁区转矩不足,又要克服低速时磁路过饱和。以1 600 kW异步变频电机为例分析了等效电路参数变动特点,绘制了高低转速下转矩、效率、电压、电流和功率因数曲线；并得出了磁密、磁导率分布图,计算了不同工况下损耗的时间分布图。经电机型式试验测试,设计方案满足技术要求。     

Grad-Shafranov Reconstruction of Magnetic Flux Ropes in the Near-Earth Space

Electric currents permeate space plasmas and often have a significant component along the magnetic field to form magnetic flux ropes. A larger spatial perspective of these structures than from the direct observation along the satellite path is crucial in visualizing their role in plasma dynamics. For magnetic flux ropes that are approximately two-dimensional equilibrium structures on a certain plane, Grad-Shafranov reconstruction technique, developed by Bengt Sonnerup and his colleagues (see Sonnerup et al. in J. Geophys. Res. 111:A09204, 2006), can be used to reveal two-dimensional maps of associated plasma and field parameters. This review gives a brief account of the technique and its application to magnetic flux ropes near the Earth’s magnetopause, in the solar wind, and in the magnetotail. From this brief survey, the ranges of the total field-aligned current and the total magnetic flux content for these magnetic flux ropes are assessed. The total field-aligned current is found to range from ∼0.14 to ∼9.7×10⁴ MA, a range of nearly six orders of magnitude. The total magnetic flux content is found to range from ∼0.25 to ∼2.3×10⁶ MWb, a range of nearly seven orders of magnitude. To the best of our knowledge, this review reports the largest range of both the total field-aligned current and the total magnetic flux content for magnetic flux ropes in space plasmas.     

基于漏磁与磁阻系数迭代的三自由度混合型磁悬浮轴承的设计

提出一种基于漏磁与磁阻系数迭代计算的参数设计方法,将软磁材料内部磁场的磁通密度非饱和作为约束条件,以满足最大悬浮力条件下的体积最小化为优化设计目标,通过循环迭代的方式计算各部分漏磁系数与磁阻系数,最后得到该三自由度混合型磁悬浮轴承各部分的结构参数.利用有限元电磁场分析软件对其进行三维电磁场建模与仿真分析,仿真结果验证了该参数设计方法及其结果的合理性与正确性.给出了静态起浮、悬浮、冲击、转速为30000r/min时转轴位移与控制电流的波形.实验结果表明:基于该方法设计出的三自由度混合型磁悬浮轴承具有良好的悬浮特性.      

多电飞机非相似混合作动器综合性能分析与研究

介绍了两种作动器的组成和工作原理,在此基础上对其进行仿真分析,重点研究了混合非相似余度作动系统在不同工作模式下的动态性能。由于采用非相似余度配置,混合余度作动系统存在力纷争的问题,就此提出了均值均衡技术,并在AMESim/Simulink平台进行仿真,收到较好效果。     

Charge equalization for series-connected batteries

A novel nondissipative charge equalization circuit is proposed for charge equalization control of series-connected batteries. Each battery associates with a subcircuit, which is essentially a buck-boost converter acting as a current diverter to redistribute the excessive energy from more affluent batteries to the hungry ones. By dynamically redistributing the charging current, charge equalization can be achieved more quickly and efficiently. The applicability of this approach is confirmed by experiments.     

The GGS/POLAR magnetic fields investigation

The magnetometer on the POLAR Spacecraft is a high precision instrument designed to measure the magnetic fields at both high and low altitudes in the polar magnetosphere in 3 ranges of 700, 5700, and 47000 nT. This instrument will be used to investigate the behavior of fieldaligned current systems and the role they play in the acceleration of particles, and it will be used to study the dynamic fields in the polar cusp, magnetosphere, and magnetosheath. It will measure the coupling between the shocked magnetosheath plasma and the near polar cusp magnetosphere where much of the solar wind magnetosphere coupling is thought to take place. Moreover, it will provide measurements critical to the interpretation of data from other instruments. The instrument design has been influenced by the needs of the other investigations for immediately useable magnetic field data and high rate (100+vectors s^–1) data distributed on the spacecraft. Data to the ground includes measurements at 10 vectors per second over the entire orbit plus snapshots of 100 vectors per second data. The design provides a fully redundant instrument with enhanced measurement capabilities that can be used when available spacecraft power permits.     

盘型磁流变流体阻尼器悬臂转子系统响应时间测试

在不同的磁流变流体、激励方式、转子转速以及磁场强度情况下系统地测量了盘型磁流变流体阻尼器悬臂转子系统的响应时间。结果发现转子系统的响应时间由初始响应时间、快速响应时间和慢变响应时间3部分组成。转子系统的初始响应时间一般小于100ms,快速响应时间一般在50～400ms的范围内,两者均不可能为几个毫秒。初始响应时间及快速响应时间不仅与磁场强度、磁流变流体的组分和转子转速有关,而且还与激励方式有关。突加电流过程中的响应时间比去掉电流过程中的响应时间短。无论是在突加电流还是在去掉电流的过程中,都存在着一个由磁化或去磁过程引起的初始滞后时间。