机电伺服系统的组合式能源技术研究

针对当前伺服能源论证需求分析,结合机电伺服系统长时小功率、瞬时高功率、制动负功率的用电特性,提出采用基于能量管理的组合式伺服能源方法,提高了伺服系统的能量利用率;通过试验验证,该方法既满足用电要求,又保证了伺服电源高可靠性、轻小型化的设计,为伺服能源设计提出新思路、新方法。     

基于滑模变结构的永磁同步电机伺服系统速度控制技术

速度环是永磁同步电机伺服系统三环控制的中间环节,其控制方法和控制技术的优劣直接影响整个系统的动态响应。根据永磁同步电机空间矢量图及矢量控制原理,分析永磁同步电机数学模型和动静态坐标变换方程,由于速度环的比例、积分(Proportion Integral,PI)控制存在速度超调、速度差积分饱和及抗扰动性能差等问题,提出基于滑模变结构的速度环控制方法,设计滑模面及切换函数,构建滑模变结构速度闭环控制器。分析电流环对电机反电势的影响,提出在电流环的设计过程中加入反电势补偿环节的电流控制器,并对电流环进行简化处理。利用仿真软件对系统电流环、速度环及系统进行建模,通过仿真研究,验证系统速度控制策略的可行性。     

Investigation of the self-induced magnetic field characteristics in a pulsed plasma thruster with flared electrodes

The self-induced magnetic field in a pulsed plasma thruster(PPT)with flared electrodes is investigated for a better understanding of the working process and the structural design of the thruster.A two-dimensional model of the magnetic field is built and is validated by comparing the simulated results with the experimental results in literature.The magnetic flux density in the discharge channel during the working process is presented and analyzed regarding the electrode structures.The calculated magnetic field flux density decreases from 0.8 T at the upstream to 0.1 T and below at the downstream in the discharge channel(68 J).The peak of the magnetic flux density over time lags behind the current peak,which provides evidence for the existence of a moving plasma sheet in the discharge process.The magnetic field induced by the current in the extra bending part of the anode enhances the Lorentz force,which acts on the charged particles near the propellant.Finally,the geometric study indicates that the electromagnetic impulse bit does not monotonically increase with the flared angle of the electrodes.Instead,it reaches a maximum at a certain flared angle,which could provide significant suggestions for structural optimization.     

滚珠丝杠副长期贮存润滑研究

滚珠丝杠是航天机电伺服产品中应用广泛的传动机构之一,面对航天产品长期存储的要求,需要对这类传动机构中使用的润滑脂贮存特性进行分析。对2003年产的滚珠丝杠进行采样,并进行启动力矩和正反向连续转矩测量试验。为了避免运输过程中改变丝杠存储状态,整个试验在工厂车间进行,通过高清摄像机记录试验过程,分析总结试验数据,为滚珠丝杠用润滑脂长期存储后性能变化提供参考。     

基于自由活塞斯特林发电系统的位置检测方法

自由活塞式斯特林直线电机发电系统因具有高效、长时间在轨、应用能源广泛等性能而得到广泛关注。位置检测方式在自由活塞式斯特林直线电机发电系统中占有重要的地位,可以从中分析发动机设计的合理性与系统工作的稳定性。为了获得自由活塞式斯特林直线电机发电系统由自启动的电动状态到发电状态的动态过程,并为了减小系统的体积、提高系统的密封性,设计了一种基于无位置检测的压力波测试方法。该方法采用一种新型的压力波传感器,配合适当的供电、调理、采集电路,可以实时检测到发动机动子的位置,进而实现发电系统的控制。     

箭用组合式伺服动力电源技术研究

基于箭上发电技术,并结合蓄电池与电容构成组合电源,提出一种新型的箭上机电静压伺服机构组合电源供应方案.就箭用组合电源的组合方案、控制方法、仿真分析与试验验证结果进行分析,结果表明,箭用组合电源能够满足机电静压伺服机构的用电需求,其相较于传统化学电池负载调整率更小、供电电压更为平稳,扩容后可向箭上其他电气负载进行供电,是新一代智慧火箭电源方案的重要补充.     

五相开绕组永磁容错电机零序电流开环容错控制策略

针对采用陶瓷轴承的五相开绕组永磁容错电机,开展一相开路故障下的容错控制策略研究。首先建立电机的数学模型。然后在没有相电流和为零的约束下推导容错电流指令,实现故障前后转矩脉动一致。进而提出了一种零序空间开环容错控制策略。该容错控制策略中,降阶解耦矩阵不会随故障相位置不同而改变。接着分析相电流幅值随三次谐波电流注入率增加的变化规律,确定使得相电流幅值最小的注入率。最终通过仿真进行验证,仿真结果表明,采用零序空间开环容错控制策略可以在一相开路故障下得到与无故障情况下相同的转矩脉动,验证了所提出的容错控制策略的有效性。此外,在相同转矩下以0.249为注入率注入三次谐波电流,可以将一相开路故障下的相电流峰值降低18.6%。     

五相开绕组电机起动阶段电流控制策略研究

基于运载火箭起动/发电一体化系统高可靠性、高功率密度的需求,针对起动时间短、起动负载大的特点,对不增加铜损且使得相电流幅值最小的三次谐波电流注入率的计算方法开展研究。首先,建立五相开绕组永磁同步电机的数学模型,推导三次谐波电流注入率的解析模型。然后,搭建仿真模型,初步验证以相电流幅值最小为目标的三次谐波电流注入率计算结果的正确性。最终,在原理样机上进行了实验,在负载转矩同为40N·m的情况下,将相电流幅值从31.5A降到27A,降低了14.28%。实验结果与仿真结果基本一致,进一步证明了注入率的正确性。