磁悬挂天平导航控制系统的应用与研究

介绍了利用美国国家仪器有限公司(简称NI:National Instruments)的软件LabVIEW和硬件高速定时器/计数器,以及含步进电机的CCD线阵列式位置传感器支架来实现的磁悬挂天平MSBS(Magnetic Suspension and Balance System)导航控制系统,其中主要包括它的俯仰、左右和平动方向的导航控制.磁悬挂天平是进行风洞实验的理想装置,其基本核心技术之一就是进行导航控制.该系统基于LabVIEW7.0平台进行编程,具有操作界面友好直观、导航控制精度高、便于扩展等特点.磁悬挂天平导航控制系统是"30cm×30cm磁悬挂天平装置"及"30cm×30cm低速高品质气流风洞装置"的重要组成部分.     

五维光电位置传感器的研究初探

为克服研制磁悬挂天平电感式位置传感器的不足，继而又研制了五维光电位置传感器。它除了改善信号采集的方式外，还可以在控制绕组中使用ＰＷＭ供电方式，降低装置的功耗。本文介绍了这种传感器的工作原理，同时给出了用ＣＣＤ线阵列做传感器的方法。     

磁悬挂天平的轴向力测量(磁悬挂天平技术研究之四)

本文在研究30mm×30mm 磁悬挂天平的轴向力测量问题时,采用了间接测量方法,即对线圈电流和模型位置进行测量,再根据电磁力与两者之间的函数关系来确定轴向外力的大小。文章介绍了电磁铁磁场分布的改进结果,测定了传感器的时间漂移和温度漂移特性,确定了天平的最佳使用时间;采用理论方法和实验方法建立了电磁力与线圈电流之间的函数关系。文章详细介绍了这一实验方法,亦即实验校准过程。对天平系统的测量误差作了分析,结果表明传感器时漂产生0.2%的误差,温漂产生0.15△T%的误差,电流取样电阻的温漂产生0.39△T%的误差。文章讨论了进一步提高天平精度的措施。     

磁悬挂天平的电磁铁与控制器设计——磁悬挂天平技术研究之二

本文介绍30mm×30mm 五分力磁悬挂天平的电磁铁结构,讨论电磁铁设计中的几个问题,采用各通道局部补偿的控制方法实现了小气动力作用下飞行器模型的不同姿态悬挂。     

磁悬挂天平系统的磁场分析与计算(60mm×60mm 磁悬挂天平技术研究之一)

磁悬挂天平系统的磁场设计好坏是磁悬挂天平系统结构设计成败的关键。而磁悬挂天平系统的磁场结构比较复杂,用简单的磁路设计方法已经不能满足更高的设计要求。本文介绍了一种求解电磁场的方法——二维电磁场有限元法,建立了相应的磁悬挂天平系统的数学模型,并应用此法,对磁悬挂天平的均匀磁场和梯度磁场分布进行了分析计算;提出了一种用于求解磁场开域问题的方法。文章中还介绍了根据磁场的计算结果来确定线圈间间距和铁芯厚度的方法。在此基础上,提出了一个60mm×60mm 的磁悬挂天平系统的设计方案,并给出了此设计方案的理论计算与实验结果的对比表。     

应用于磁悬挂系统的200V─6OA晶体管斩波器

在大功率磁悬挂系统中，电磁铁电流必须采用开关频率较高的大功率斩波器来调节。本文介绍一个用于磁悬挂系统的大功率晶体管斩波器，它的工作电源电压为２００Ｖ，输出电流为６０Ａ，斩波频率为２ｋＨｚ，试验负载从阻性到感性，电感量达２．５Ｈ。该斩波器在一个单自由度大功率磁悬浮试验装置中完成了磁悬挂控制试验。该斩波器由不对称半桥、开关辅助网络、最优基极驱动电路ＵＡＡ４００２、一次脉冲源ＭＣ３４０６０及电流反馈环等部分构成，具有多种保护功能和良好的传输特性线性度。     

风洞磁悬挂天平控制问题研究

风洞磁悬挂天平将为风洞试验提供新的途径，本文首先简单介绍了磁悬挂天平的基本原理，然后详细研究了其控制问题，最后讨论了与控制有关的有待进一步研究的一些问题。     

磁悬挂天平的数字控制技术(磁悬挂天平技术研究之三)

本文研究磁悬挂天平的数字控制技术。在 φ60mm 单分力天平装置上,配置了以8031单片计算机为核心的控制系统,不仅实现了飞行器模型的稳定悬挂,而且在外力作用下模型悬挂点保持不变。反馈控制律的设计分三步进行:首先对电磁铁特性进行补偿,使其阶次降低,简化后续的设计工作;然后采用比例微分控制达到系统的稳定最后在系统稳定的基础上,设计了位置积分环节,使系统在常值外力作用吋,能实现模型的悬挂点不发生偏离。这种三段设计法在实验调试时具有实用意义。文中具体介绍了控制系统的实现技术,包括 PWM 功率放大器,单片机硬件和软件。     

基于多传感器组合的高转速弹体姿态测试

针对以往三轴磁传感器和加速度计组合测量高转速弹体姿态的不足,提出了一种新的姿态测量方案。该方案由两个磁传感器和两个加速度计以特定的方式安装及相应的解算方法组成。说明了传感器的布阵方式,并给出了弹体姿态解算的数学模型和解算方法。该解算方法包括Magsonde Window和最值之比的证明以及姿态角解算的理论分析,最后对此方案进行了建模与仿真。仿真结果表明,解算的姿态角与真实姿态角相符。     

风洞磁悬挂天平系统的数字控制

本文阐述了风洞磁悬挂天平系统数字控制器的工作原理、软硬件补偿及其配套的测量系统,并分析了数字控制器的特性及其与模拟控制器的本质区别。     

737NG飞机后缘襟翼不对称关断故障调查及预防措施

737NG飞机后缘襟翼不对称关断故障由襟翼位置传感器、襟翼位置指示器、FSEU或者线路故障导致。本文对导致该故障的可能原因进行了分析,总结了后缘襟翼系统监控逻辑,并对部件送修提出了要求和建议。     

低速全模颤振试验悬挂支撑系统

为适应日益增多的低速风洞全模颤振试验的需要,发展颤振试验技术,在气动中心低速所3.2m 风洞建立了一套通用的悬挂支撑系统。该悬挂系统分为垂直和水平两部分,水平悬挂系统由水平钢索装置和张紧机构组成。系统可提供模型沉浮、俯仰、横侧向、偏航和滚转5个方向的自由度;可单独改变模型某一方向的自由度而不影响其它方向的自由度;可确保模型上下、左右、前后位置都处于试验段正中心;可方便地调整模型的迎角和滚转角。对采用该悬挂系统的颤振模型,文中提供了技术要求和参数选择方法。采用同一颤振模型在3.2m 风洞与TsAGI 的 T-103风洞进行了对比试验,得到的颤振临界速度、频率基本一致,证明该套悬挂系统设计合理,可以应用于低速全模颤振试验。     

基于能量均衡的助航灯光单灯监控WSNs路由协议

机场助航灯光无线传感器网络能量 有限,但部分灯光所处位置不规则,导致该区域设置的簇头节点因消耗较大过早死亡从而形 成传输过程中的区域空洞,破坏了整个无线传感器网络的能量均衡,影响网络工作寿命 。在分区路由协议的基础上提出能量均衡、簇头位置均匀分布的WSNs路由协议。该协 议由两部分组成,针对不规则区域（对应单排长排灯位置）采用链式传输协议,对其他区域 采用逻辑分区的分簇路由协议,在簇头选举算法中加入候选簇头节点分布区域限制和节点能量 约束。为验证协议的有效性,按照机场灯光进近区灯光位置分布进行了MATLAB仿真。仿真结 果表明,该协议具有良好的网络能量均衡能力,传感器网络可以获得较长的生命周期,适宜 机场助航灯光监控类应用场合。     

钕铁硼磁钢微磁检测方法及试验研究

针对稀土永磁铷铁硼材料中存在的裂纹和表面刻痕等缺陷,提出了一种在地磁场环境下的微磁检测方法。设计研制了永磁铷铁硼缺陷的自动化检测装置,提出了有效的检测算法。能够根据曲线趋势判断缺陷;用自制的高精度微磁传感器和检测平台进行了试验。结果表明:自制的高精度微磁传感器可检测出未被充磁的钕铁硼磁钢的最小缺陷深度1 mm的槽,具有良好的工程实用价值。     

多传感器远距离空中目标跟踪

主要研究了非线性系统呀地面上多主动传感器的位置对远距离空中距离空中目标跟踪精度的影响。由理论证明和仿真结果得,对空中目标跟踪精度主要受目标到和传感器的水平距离及传感器和目标所成水平夹角的影响。目标离各传感器的水平距离越近,跟踪精度越高,水平夹角越大,跟踪精度越高。     

一种新颖的电磁式同步电机力矩控制方案

对同步电机直接力矩控制作了进一步的研究，从理论上分析同步电机转矩的产生，并将直接力矩控制思想延伸到电磁式同步电机，讨论了电磁式同步电机直接力矩控制的实现，仿真分析了电磁式同步电机直接力矩控制系统，并阐述了电磁式同步电机直接力矩控制方案较永磁同步电机方案具有的优点；定于磁链幅值不受转于磁链大小的限制，转矩－力矩角曲线线性度更好，转矩变化更快，动态性能更优；转子信号可测，无需复杂的运算和额外的装置辨识初转子磁极位置，仅靠转子激磁电流变化，从定子感应电势即可得到转子位置。此外，采用直接力矩控制更易于实现电机系统的无速度传感器运行。仿真结果表明了系统的可行性和的动态性能。     

飞机结冰传感器安装位置确定方法

结冰传感器的安装直接决定了冰的探测效果，在飞机设计阶段往往要耗费巨大的工作量来确定合适结冰传感器安装的位置。本文提出了一种高效确定结冰传感器安装位置的方法，其基本思路是采用数值计算的手段，获得不安装结冰传感器飞机流场的水滴容积分数分布；再根据水滴收集率的定义，得到传感器拟安装区域不同位置的水滴收集率，并与机翼表面的水滴收集率对比；从保证传感器可以起到预警作用的角度出发，进而给出传感器的安装位置。采用该方法对某型民航客机进行了分析，给出了该型飞机适合安装传感器的区域。在此基础上，将传感器加载到对应位置进行数值仿真验证。仿真结果显示:传感器探头处的水滴收集率与不加载传感器时该位置的水滴收集率基本一致，均大于同等条件机翼上的最大水滴收集率，符合飞机的结冰防护需求。本文方法可普遍应用于运输类飞机设计，有效提高结冰防护系统设计的效率。     

基于机器学习的机翼气动载荷重构及传感器优化布置

风洞实验通过在机翼表面布置传感器来测量相应位置的气动载荷，由于传感器布置数量有限，难以直接得到整个机翼全息气动载荷分布。本文采用机器学习方法通过有限传感器数据重构机翼表面全息气动载荷，并提出了利用仿真数据对传感器进行优化布置的方法。从计算流体力学（Computational fluid dynamics,CFD）计算所得的机翼全息气动数据中选取有限位置数据模拟传感器实验数据，对比深度学习模型、高斯过程回归（Gaussian process regression, GPR）、支持向量回归（Support vector regression, SVR）与BP神经网络（Neural network, NN）对气动载荷的重构精度。通过评估由传感器数据重构的全息载荷精度对传感器布置方式进行优化设计。以M6机翼为例在给定的两个工况条件下验证本文所提出的方法。实验结果表明，GPR模型获得了最高气动载荷重构精度；给出了M6机翼在不同传感器总数下最优的截面数和单个截面布点数，最低传感器布置数下的最优布置方式，以及流场变化相对剧烈的前缘区域与展向截面的传感器布置方式。     

新型无位置传感器开关磁阻电机的研究

提出了一种新型的基于测试线圈技术的无位置传感器方案.这种方案是通过测量导通相测试线圈的电感来获得实时转子位置的.文中对此进行了理论分析和实验验证,并成功地开发完成了一台无位置传感器开关磁阻电机原理样机.     

归零压差式攻角传感器位置误差低速风洞校测试验

本文介绍归零压差式攻角传感器位置误差风洞校测试验方法、项目、数据处理和校测结果。附录中给出了传感器精度指标计算例题。