基于多回路法的场路耦合仿真技术在航空电源故障分析中的应用

研究了多回路法场路耦合算法的基本原理，为了提高系统的仿真效率，对联合仿真中的迭代模式、分布式仿真进行了讨论。在此基础上，采用该算法对某三级无刷交流电源系统的典型极端故障工况进行了仿真分析。仿真结果表明，基于多回路场路耦合的联合仿真算法具有良好的数值收敛性，能有效对供电系统的稳态、瞬态以及故障状态进行分析。     

飞机供电系统自动化仿真技术

飞机供电系统是现代飞机核心组成部分之一,其性能和可靠性对飞机安全至关重要,仿真方法为高品质飞机供电系统设计提供了重要手段。传统的手动仿真方法需要耗费大量人力和时间资源,且无法完全考虑系统的复杂性和不确定性,因此无法满足飞机供电系统全面分析和评估的需求。文中提出了一种将虚拟仿真和实物系统相结合的飞机供电系统自动化仿真技术,能够提高仿真效率和准确性,且可快速、高效地评估飞机供电系统的性能,发现潜在问题,指导系统的优化与改进,对提高飞机供电系统的设计、分析和优化具有重要意义。     

电动汽车牵引用水冷异步电机耦合场分析

基于Ansys多物理场仿真分析平台,对1台车用异步电机进行多物理场耦合分析。仿真电机连续运行在额定工况和峰值工况下的温升和热应力,对电机各部分温度场分布进行深入分析,预测电机峰值工况的最长允许时间。通过热-结构的有限元仿真分析电机内部结构的热应力分布,深入分析转子导条端部与端环焊接位置和机壳与铁心过盈配合面的热应力,校核转子导条端部是否存在开焊的风险,并通过热仿真和应力分析计算机壳与铁心在最高温升工况下不发生滑移或涨开的过盈配合量取值。     

高压高速电机通风与散热分析

针对YKS规格的高压高速电机单机容量高、局部温升大等特点,以1台YKS5602 3 000 kW规格的高压高速电机为例,依据电机实际尺寸,建立了电机端部绕组及定转子模型。采用有限元法对流体场与温度场进行了仿真,计算出电机运行时各个通风槽内冷却气体流动情况,并对电机整体进行流固耦合分析,得到高压电机端部绕组及定转子温度场分布。对仿真计算结果分析,并与样机试验数据比较,结果表明:流体场和温度场耦合的方法能够准确地了解YKS电机各个通风槽内的气体流动情况及电机内局部温升分布。     

基于混合遗传算法求解飞机平衡状态

通过分析飞机平衡状态的基本特性和现有配平算法存在的问题,提出了一种求解不同类型飞机多种平衡状态的通用方法。该方法与飞机模型结构无关,只利用配平约束进行计算,算法采用与单纯形相结合的混合遗传算法,提高了搜索速度与精度。仿真结果表明这种方法具有较好的收敛性与稳定性。     

飞机总体设计的并行子空间算法

飞机设计是十分复杂的过程，它需要多个学科的综合协调及许多部门的共同合作。不同的学科之间存在着各种耦合关系。基于响应面的并行子空间算法通过将具有耦合的复杂系统进行分解，使其成为不同的子空间来处理解决耦合、非层次性的设计问题。通过响应面来完成各子空间之间的数据交换与协调，以此来逼近设计空间上的最优解。文中给出了一个飞机总体方案设计中解决飞机概念尺寸的算例，在子空间和系统层中均采用遗传算法进行优化，并与单级遗传算法的结果进行对比。研究表明，该算法能以较少的系统分析次数在设计空间内寻找出一个较好的设计方案，且具有较好的收敛性。     

基于动态补偿的多电机控制算法

多电机协调控制达到转速一致是电机控制中的一个关键难题，外加负载变动和电机参数变化时会引起电机性能的下降，达不到良好的控制效果。为使电机间保持转速同步，建立了永磁同步电机d-q坐标系下的矢量控制数学模型，基于转速跟随控制，提出一种基于单神经元PID的变增益速度补偿器进行偏差耦合控制。在MATLAB/Simulink建立了3台永磁同步电机的仿真模型。仿真结果表明，与传统PID固定增益速度补偿器算法相比，单神经元PID的变增益速度补偿器具有更强的鲁棒性以及更快的收敛性。     

新支线飞机供电系统航电接口仿真器设计

为了满足新支线飞机ARJ21供电系统地面独立试验的需要,设计了用于模拟航空电子系统、发动机系统等与电气系统之间相关接口功能的仿真器,为电气系统提供其它飞机系统的仿真信号并指示供电系统的运行状态.为验证供电系统的各项性能提供支持.实际运行结果表明在新支线飞机ARJ21供电系统的12种状态下仿真器对导光板和供电系统的控制逻辑正确,对电源系统简图页和EICAS信息指示合理,通过ARINC429总线与各发电机控制器的通信正常,各项功能与飞机系统设计一致,完全能够满足飞机供电系统综合试验的要求.     

多电飞机高压直流并联供电系统发展现状与关键技术

多电飞机（MEA）逐步实现机载二次能源的统一,可有效提升飞机能源利用率。高压直流（HVDC）供电系统（EPS）从原理上更容易实现电源的并联运行,利于多发动机/多发电机布局下供电容量的扩展,并实现不中断供电,进一步提升系统的供电品质和鲁棒性。分析了高压直流供电系统的特点与优势,系统总结了高压直流并联供电系统的研究现状,在此基础上阐述了并联供电系统的关键技术和问题。提出并构建基于新型双凸极无刷直流发电机的双通道高压直流并联供电系统,实现了系统均流控制,完成高压直流并联供电时突加突卸负载、投入并联、退出并联等动态过程的实验验证。研究结果表明高压直流并联供电系统具有良好的稳态精度与动态性能,在多电乃至全电飞机（AEA）上有重要研究价值和应用潜力,其动态行为、建模方法和控制保护逻辑等问题值得进一步深入研究与实践。     

一种优化五相感应电机SVPWM算法仿真研究

针对五相电机电压空间矢量多、控制复杂的问题,提出了一种优化的五相感应电机空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法与仿真。依据矢量空间解耦理论与载波统一性理论,采用基于最大矢量的SVPWM算法,综合考虑电压脉动与开关损耗等因素,对算法进行了优化。建立了系统数学模型,进行了仿真验证,对仿真过程中产生误差的部分进行了分析和优化。仿真结果表明,优化后的算法满足电机控制的需求,与传统的SVPWM算法相比,谐波畸变率降低,开关损耗降低约20%。     

基于多电飞机的先进供电技术研究

阐述了多电飞机的特征,对多电飞机供电系统先进技术进行了研究,探讨了基于多电飞机的电气系统结构、电源系统、配电系统、负载自动管理技术等。     

飞机供电系统健康管理技术研究

从飞机系统级需求分析出发,以飞机供电系统为例,开展健康管理设计。对系统级健康管理层级架构进行分析,给出了飞机供电系统健康管理设计架构,并结合系统的安全性、保障性、最低放飞清单、专家系统等对系统级健康评估进行了分析,最后,对关键技术和难点进行提炼,为后续供电系统健康管理设计提供理论支持和参考。     

高速电机驱动飞机环控系统仿真研究

以波音787飞机为例,对多电飞机环控系统组成和原理进行介绍,探讨高速电机驱动的可行性及控制方式。该文采用高速永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,以下简称PMSM）驱动压气机,同时利用SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation,以下简称SVPWM）技术进行控制,设计了双环控制策略,建立完整的高速电机驱动压气机系统,并利用Matlab/Simulink软件对闭环系统进行建模仿真。仿真结果表明该系统功能完善、稳定性强。     

FDTD算法中的时空匹配问题及其解决方法研究

 分析指出了目前FDTD算法中的数值收敛条件破坏了其中的实际物理关系，导致了时空不匹配问题的存在，从而造成计算过程中计算量的激增和计算效率的低下，限制了FDTD算法在飞机的RCS目标特性分析过程中的实际应用。提出了对于FDTD算法进行改进的新方法，同时保证了算法中的内在物理关系和计算的收敛性，提高了计算效率和实用性。应用改进后的FDTD算法进行了简谐波在一维多层介质中的传播仿真和全反射理想基底多层介质的传播仿真，所得计算结果与理论分析结果完全吻合。同时根据仿真结果得到了电磁波在多层介质传播中的几个规律。     

飞机270V电源系统结构及仿真技术研究

在总结国内外飞机供电系统仿真研究的基础上,以270V高压直流电源系统为研究对象,利用LabVIEW软件开发先进飞机电源系统的演示软件。通过演示结果,验证了先进飞机电源系统的供电逻辑关系。结果表明,文中针对某型先进飞机供电系统建立的供电逻辑关系是有效的。该系统可以模拟设置电源系统的各种故障,并模拟保护动作,演示系统动态重构方案,确保飞机电源系统的可靠运行。此外,该供电系统还有很好的扩展性,为其它型号飞机供电系统的工程设计提供了一定的参考。     

高速永磁电机综合设计与分析

高速非晶合金永磁电机设计受电磁、机械、温升的制约,因此高速非晶合金永磁电机的设计是一个多物理场综合设计的过程。针对高速非晶合金永磁电机设计受多物理场制约的问题,基于多物理场的分析方法,分析了非晶合金材料对高速永磁电机电磁性能的影响;研究了内置式永磁转子在高速运行状态下的应力分布,并分析了轴承支撑刚度对转子系统临界转速的影响;针对高速非晶合金永磁电机损耗分布特点研究了其温度场的分布。基于提出的多物理场综合设计方法,设计并制造了一台额定功率15 kW、最高转速30 000 r/min的高速内置式非晶合金永磁电机,并对样机进行了试验,验证了仿真分析与设计方法的可行性,为高速非晶合金永磁电机的设计提供参考。     

整数槽同步电机低振动噪声定子结构设计

针对电机电磁振动噪声问题,依据电磁振动噪声的基础理论,采用电磁和结构弱耦合的有限元仿真方法,以1台12极72槽车用永磁同步牵引电机为例,分析在不同长宽比、槽口宽度以及结构综合变化的条件下,径向电磁力密度的情况;同时对整个电机进行电磁-结构耦合场分析,研究结构振动位移在不同定子长宽比、槽口宽度以及结构综合变化时的响应情况。综合比较分析两种仿真结果,给出了电磁振动噪声关于定子结构长宽比和槽口宽度的变化规律。最后在额定负载工况下对实物样机进行振动检测和频谱分析,与仿真数值进行对比分析,以验证仿真试验的准确性。     

基于内外传热耦合的热气防冰系统仿真计算

基于内外传热耦合原理,建立了热气防冰系统的AMESim仿真模型,研究热气防冰系统在不同引气状态下,管路流量、压力及蒙皮温度的变化规律.采用所建立的仿真方法,计算飞机机翼热气防冰系统的内部流动特性和内外耦合传热特性,将计算结果与热气防冰系统流量分配试验结果进行对比.结果表明:管路流量、压力和蒙皮温度的仿真计算结果与试验结果最大误差为9%,验证了该仿真模型的正确性.在此基础上,对飞机短舱热气防冰系统进行了仿真,分析了飞行包线下系统内外的换热、温度变化、加热效率等关键参数的瞬态特性.仿真结果为热气防冰系统的设计、分析与优化提供依据.      

非线性自适应控制在无尾飞控系统中的应用

无尾飞机是新型飞机的研究方向,由于其没有尾翼甚至机身,导致横侧向模态自身以及横侧向模态与纵向模态之间存有强耦合非线性特性。将非线性自适应控制应用到无尾飞控系统中,结合MATLAB的仿真工具,对无尾飞机模型进行实时仿真,得到了相应的仿真曲线。通过对仿真曲线的分析,验证了该控制方法在无尾飞控系统应用中的可行性。     

两栖飞机航电与机电交联自动化检测系统的开发

本文论述了一种模拟飞机压力、温度、转速、角度等多路多种传感器信号的控制输出与实时显示给航电系统用于交联检测,并通过ARINC 429总线进行信号回采与解析,实施闭环半实物仿真的检测系统。分析了系统构成及使用虚拟仪器技术作为软件开发平台,该系统现已应用于大型水陆两栖飞机的交联测试,极大提高了测试效率和准确性。