【摘 要】
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微机电系统陀螺仪是现代制导武器的核心器件,随着武器装备的发展,国防领域对陀螺仪的综合性能提出了更高的要求,提升性能的重点是要提升陀螺仪谐振结构的品质因数和降低机械热噪声.环形微机电系统陀螺仪是当前最具发展潜力的微机电系统陀螺仪方案之一,为了进一步提升环形微机电系统陀螺仪的性能,基于热弹性耗散理论,在陀螺仪谐振结构的外环上添加隔热槽结构以减小热弹性阻尼和提升品质因数(Q值).通过有限元仿真的方法研究了隔热槽的位置、数量和尺寸对陀螺仪谐振频率、品质因数、等效质量和机械热噪声的影响规律,进而对环形结构进行了隔热
【机 构】
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国防科技大学智能科学学院,长沙410073;唐智科技湖南发展有限公司,长沙410007
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微机电系统陀螺仪是现代制导武器的核心器件,随着武器装备的发展,国防领域对陀螺仪的综合性能提出了更高的要求,提升性能的重点是要提升陀螺仪谐振结构的品质因数和降低机械热噪声.环形微机电系统陀螺仪是当前最具发展潜力的微机电系统陀螺仪方案之一,为了进一步提升环形微机电系统陀螺仪的性能,基于热弹性耗散理论,在陀螺仪谐振结构的外环上添加隔热槽结构以减小热弹性阻尼和提升品质因数(Q值).通过有限元仿真的方法研究了隔热槽的位置、数量和尺寸对陀螺仪谐振频率、品质因数、等效质量和机械热噪声的影响规律,进而对环形结构进行了隔热槽的优化设计.仿真结果表明,陀螺仪热弹性品质因数提升了139％,机械热噪声减小了26.9％,研究结果可以用来指导微机电系统陀螺仪的结构优化设计.
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电机在装备制造、国防、航天、工业生产和人们的日常生活中得到了广泛的应用,随着转速和功率密度的提升,高性能电机的需求迅速增长,使得高效的电机优化设计方法显得尤为重要.首先,针对基于有限元法的大规模电机优化耗时严重的固有缺陷,总结了有效减少优化时间的最新方法.其次,对于工作点不确定的电机,指出了电机优化设计应当考虑整个驾驶周期以提高整体效率.接着,介绍了诸如温度场、应力场和转子动力学等影响电机性能的多物理场特性,归纳了电机多物理场建模优化方法.再者,考虑到制造过程和实际运行中不可避免的不确定性因素,总结了电机
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因具有高转速、低摩擦和运行平稳的优点,动压气浮陀螺电机在高精度陀螺仪表中得到了广泛应用.首先,介绍了磁滞和永磁两种陀螺电机的类型、工作原理及拓扑结构方案,并对比了不同陀螺电机类型及拓扑结构的优劣.其次,介绍了四种常见的动压气浮轴承结构,分析了每种轴承的承载方式,归纳了用于陀螺电机的动压气浮轴承结构要求.随后,介绍了分析轴承气动性能的常用方法,讨论了槽型结构对轴承气动性能的影响.依据陀螺电机使用需求,归纳了动压气浮轴承的材料选用原则,总结了动压气浮轴承的关键制造工艺.针对陀螺电机性能测试,提出了一种新的测试
无刷直流电机(Brushless DC Motor,BLDCM)由于结构简单、功率密度高的优点得到了广泛应用.传统的BLDCM无位置传感器控制方法利用反电势过零点进行换相,存在低速时反电势难以辨识的问题,故提出了一种新型的磁链函数方法,将两个反电势做商构造磁链函数,利用磁链函数过零点判断电机换相点解决了反电势低速时难以辨识的问题.相比传统磁链函数法,提出的改进磁链函数解决了高速换相点丢失的问题.此外,还对绕组电阻、电感压降以及滤波电路带来的换相误差角度进行了分析和补偿.实验结果表明,采用提出的无位置传感器
传统离散滑模观测器由于在滑模面两侧趋近速度不同,存在十分严重的抖振现象.针对表贴式永磁同步电机无位置传感器控制系统,提出了一种改进型离散滑模观测器,基于趋近律设计了离散滑模观测器,将估计反电势作为反馈项,从根本上解决了该种抖振.为了避免低通滤波器所带来的相位延迟,采用自适应反电势滤波器得到了反电势估计值.将反电势估计值输入归一化锁相环,得到转子位置信息.分析了归一化锁相环在电机加减速过程中存在稳态误差的原因,并对其进行补偿.仿真结果表明,观测器输出的电角度估计误差在±0.4°以内,转速估计误差在±1.5r
长初级直线电机通常采用分段供电的方式以降低供电成本和提高功率因数,然而初级侧分段会导致电机中的电感不平衡,从而引发推力波动,致使系统性能下降.针对双三相分段供电永磁直线同步电机的六相不平衡问题进行了研究,分别推导出了直线电机的边端供电段和直线电机中间供电段绕组产生的气隙磁场分布的解析表达式以及对应的自感和互感表达式,并且通过有限元验证了表达式的正确性.分析表明,六相电感不平衡的根源在于相邻未供电段铁芯的磁路与供电段铁芯存在耦合而导致的气隙磁密分布中的脉振分量.为了抑制六相电感的不平衡,在供电段之间加入良导
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