摘要:多自由度(Multi-degree-of-freedom, MDOF)开关磁阻电机(Switched reluctance motor, SRM)中的电磁力具有多维分布特征，对其建模和主动控制可实现该类电机的多自由度运行。无轴承开关磁阻电机（Bearingless switched reluctance motor，BSRM）和直线旋转开关磁阻电机（Linear-rotary switched reluctance motor，LRSRM）均具有多自由度运动控制的特点，其电磁力的分布规律、建模方法和控制策略具有一定的相似性。通过对比这两类多自由度开关磁阻电机工作原理的相似性，将前期BSRM数学模型和控制方法的研究成果进一步应用于LRSRM中，实现了LRSRM的准确建模和高性能控制，为推动和加速LRSRM的研究提供参考，以期进一步完善多自由度开关磁阻电机的研究理论体系。

摘要:五相混合式步进电机因其定位精度高、转矩脉动小以及转矩密度高等优点而应用愈加广泛。为进一步减小其运行噪声、提高系统整体效率，本文提出一种可抑制三次谐波的五相混合式步进电机空间矢量脉宽调制（Space vector pulse width modulation，SVPWM）优化控制策略。首先搭建了考虑互感条件下的五相混合式步进电机解耦控制数学模型。在此基础上，采用相邻两大矢量和两中矢量合成混合电压矢量的SVPWM控制策略，并给出了相应的五相混合式步进电机双闭环控制系统。本文所提的混合SVPWM算法通过利用大、中矢量在基波、三次谐波双坐标系对应关系以达到抑制三次谐波的效果，能够有效降低相电流纹波和谐波含量。最后，研制了一套基于FPGA的实验平台，对所提策略与传统滞环算法、大矢量SVPWM算法进行对比研究，重点分析了3种算法对相电流纹波和谐波含量的影响，从而验证了所提算法的正确性和优越性。

摘要:为实现航拍相机的轻小化，设计一款安装在某无人机前腹安装板上的宽幅面阵摆扫相机并对其主框架进行优化设计。首先，根据无人机安装板的结构限制对摆扫机构进行总体设计；然后，应用OptiStruct软件对摆扫机构主框架的尺寸进行优化设计；之后，采用有限元分析法分别对摆扫机构主框架和摆扫机构整体进行模态分析、不同工况下的静力学分析和随机振动分析；最后，为摆扫机构做Y向的正弦扫频试验。优化后主框架的质量为1.2 kg；摆扫机构固有频率避开了振源激振频率；摆扫机构最大应力为62.35 MPa，最大变形为1.03 mm；减振器共振频率处的频率值为27 Hz。宽幅面阵摆扫相机基本满足相机轻小化的要求，摆扫机构固有频率、应力和变形均满足设计要求。

摘要:在智能电网的构建过程中，越发强调用户与电网互动的重要性。当电网发生频率和电压波动时，传统的变换器控制方法无法较好地进行网荷交互以实现对电网的支撑。本文在三相PWM整流器中运用虚拟同步机技术，结合下垂控制方法，当电网发生频率和电压波动时，能够主动调节三相PWM整流器的有功功率和无功功率，从而在负荷侧实现与电网的友好交互功能。建立了虚拟同步机控制在三相PWM整流器中的应用模型，提出了采用虚拟同步机控制的有功功率和无功功率下垂机制及其控制框图，仿真和实验结果证明了该方法的有效性。

摘要:碳化硅器件比硅器件具有更低的导通电阻，用其制作直流固态断路器可以大大降低其通态损耗，减轻散热压力。然而相比于硅器件，由于碳化硅器件管芯面积小，电流密度大，其短路能力相对较弱，短路保护要求更高。为确保碳化硅器件安全可靠工作，提高碳化硅基直流固态断路器的可靠性，对比分析了硅基与碳化硅基MOSFET的短路能力，揭示了其器件恶化机理，研究了栅源极电压箝位方法，并结合去饱和检测，提出了一种基于源极寄生电感的“软关断”短路保护方法，制作了直流固态断路器样机进行实验验证。实验结果表明，所提方法可以降低功率器件的关断电压应力、抑制短路电流，适合碳化硅基直流固态断路器短路保护。

摘要:目前，交流电弧故障特性分析基本上都是基于恒频系统，先进飞机交流电源系统向变频电源方向发展，频率变化范围为360~800 Hz。交流电弧故障的特征量如电流变化率、平肩段比例、谐波分量等都会随着频率而变化，因此恒频系统的电弧故障检测算法无法完全适用于变频系统中。基于此，本文搭建了交流电弧故障实验平台，在115 V/360~800 Hz条件下模拟了串行和并行电弧故障。在此基础上，分析了不同频率条件下故障电流的变化规律，从时域和频域角度研究了交流电弧故障电流的特征，提取了电流有效值的标准差、奇次谐波功率和、偶次谐波功率和作为变频系统电弧故障检测的特征量，最后设计并验证了交流电弧故障检测算法的有效性和可行性。

摘要:为了在无刷直流电机发生轴承故障早期检测出轴承故障特征，本文就无刷直流电机轴承故障信息的提取提出了一种新的方法。该方法选择电机的母线电流和三相电流最大值作为轴承故障信息的提取对象，避免了相电流由于谐波含量过大及不连续带来的诊断效果不佳的后果。同时，本文选择小波包算法作为轴承故障信号提取的方法，能够更好地对轴承故障信息进行辨识。实验结果证明，通过对母线电流和三相电流最大值进行小波包分解能够很好地进行无刷直流电机轴承故障信息的提取。

摘要:直升机着舰流场复杂多变，严重影响着旋翼的气动环境，进而影响直升机着舰安全。本文基于计算流体力学（Computational fluid dynamics，CFD）技术建立了一个直升机动态着舰的数值模拟方法，并以此研究直升机着舰过程中的气动载荷变化。该方法以N-S方程作为控制方程，并选取湍流模型来提高对涡流场的捕捉精度，采用动量源方法模拟旋翼。应用所建立的方法,着重分析了直升机侧弦进场、垂直降落过程中的耦合流场特征和气动载荷变化。结果表明：直升机侧弦进场时旋翼会与甲板舷涡以及舰船艉部的涡回流区发生较强的涡干扰，导致拉力显著降低，在舰面效应的影响下易产生一个附加的滚转力矩，影响直升机姿态稳定；垂直降落时在上述干扰的综合作用下，旋翼拉力呈现出先减小、后增大的特点，各气动载荷在接近甲板时会出现剧烈的波动，加大了着舰风险。

摘要:为了研究凹坑形非光滑表面的减阻效果与流动控制机理，将半球形凹坑单元布置在直升机尾舱门外表面。采用基于k-ω剪切应力输运模型（k-ω shear-stress-transport, k-ω SST）的计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)方法，对比分析了非光滑表面机身和光滑表面机身的阻力特性、后体局部流场和表面压力分布。根据凹坑单元内局部流场和压力分布的分析结果，得到了凹坑形非光滑表面的减阻机理：凹坑单元内形成的低速漩涡，能够延缓机身后体流动分离；半球形的凹坑造型和基本恒定的压力分布，可减小对阻力直接做出贡献的低压区面积，两者的共同作用降低了直升机阻力。

摘要:为解决新研全尺寸主减隔振装置地面性能试验中由于试验件尺寸大、重量重和试验状态多等难点，同时缩短试验周期并降低试验成本，提出了一种通过实测动载荷传递率评估主减隔振装置隔振性能的地面性能试验方法，给出了试验方案、试验夹具安装、试验内容以及过程。通过理论分析和试验结果，验证了实测动载荷传递率试验方案的可行性，测试结果真实可靠，为后续类似的系统级全尺寸隔振性能试验提供了一种新的试验方法。试验结果表明：新型主减隔振装置对垂向、航向和侧向三向激励的隔振效率均超过了80%，达到了预期的减振效果。

摘要:建立了四旋翼倾转飞行器旋翼、机翼、机身的非线性气动模型和飞行动力学模型，并在Matlab/Simulink环境下搭建了仿真模型，根据仿真模型计算各个操纵面的操纵效率，确定了不同状态下各个通道需要用到的操纵方式，结合飞行动力学模型和操纵方式，在纵向通道上进行了全包线的配平计算，表明了操纵策略的可行性。

摘要:对某型民用直升机动力舱冷却系统冷却孔的进气性能开展优化研究，参考飞机辅助动力单元（Applicant power unit，APU）进气系统形式设计了两类收风装置。采用数值仿真手段，对比分析在多个速度的前飞状态和不同爬升率的爬升状态下3处冷却孔的进气性能。结果显示基于Scoop型设计的收风装置在直升机大速度前飞状态收风效果最好，但在小速度前飞状态进气性能没有得到改善。基于Flush型设计的收风装置同样具有改善进气性能的作用，其最显著优点是在所有飞行状态均保证较高的冷却进气量。为后续的优化设计研究工作指明了方向。

摘要:针对直升机旋翼工作环境下来流速度和迎角（Angle of attack, AoA）耦合引起的动态失速问题，建立了基于合成射流的旋翼动态失速控制的数值模拟方法。采用运动嵌套网格方法，通过对翼型的平移和旋转实现变来流速度-变迎角的耦合。以积分形式的雷诺平均N-S方程为主控方程，空间离散使用Roe格式，时间离散为隐式LU-SGS方法，以OA209翼型为研究对象，在翼型上表面放置合成射流激振器，开展了射流位置、动量系数、无量纲频率以及偏角等参数对轻度失速、深度失速下翼型动态失速控制的研究。研究发现，轻度失速下，射流位置靠近气流分离点时（20%c附近，c为翼型弦长），对逆压梯度引起的轻度失速控制效果最佳。深度失速下气流分离点虽在5%c之前，但射流位于前缘分离泡后端（10%c附近）时控制效果较好。大迎角需要较大的动量系数才能有效控制。射流频率对涡结构的尺寸和数量会产生一定影响，能改变气动特性波动幅度。较小的射流偏角对轻度失速的控制更有效，而深度失速则需要较大的偏角。

摘要:建立微型扑旋翼飞行器运动学模型，基于面元法研究低雷诺数下非定常场中扑旋翼飞行器的气动特性，得到机翼气动特性和一个工作周期内的最大气动载荷。建立扑旋翼飞行器机翼有限元模型，基于变密度法和独立连续映射法(Independent continuous mapping，ICM)对机翼进行静力学和动力学拓扑优化设计，通过改变机翼拓扑结构优化机翼模态频率，得到同时满足结构静力学和动力学要求的扑旋翼飞行器机翼拓扑结构。本文为扑旋翼飞行器机翼结构优化设计提供了基本思路和研究基础。

摘要:使用数值模拟方法研究了前缘缝翼翼型气动特性，并将该前缘缝翼翼型应用于直升机平尾，分析了该直升机全机气动特性，最后通过风洞试验对数值模拟结果进行验证。结果表明，前缘缝翼构型平尾能有效改善直升机的纵向静稳定性。

摘要:为了降低二阶JST(Jameson-schmidt-turkel)格式导致的数值耗散，发展了一套适合于格心格式的基于加权本质无振荡(Weighted essentially non-oscillatory，WENO)-分段线性格式的旋翼流场数值模拟方法。采用运动嵌套网格方法生成围绕旋翼的网格系统，主控方程选择Navier-Stokes(N-S)方程。为了更加有效地对桨尖涡等流动细节进行捕捉，在笛卡尔背景网格上采用七阶Roe-WENO格式计算对流通量；在桨叶贴体非结构网格上采用二阶精度的Roe-分段线性格式计算对流通量。时间离散采用了高效的双时间隐式LU-SGS(Lower upper symmetric Gauss-Seidel)方法进行时间推进。最后，应用上述方法对悬停状态的C-T(Caradonna-tung)旋翼和Helishape 7A旋翼进行了数值模拟，将数值计算结果与实验数据进行了对比，计算值与实验值吻合较好；并将桨尖涡模拟效果与二阶JST格式的模拟效果进行了对比。对比结果表明：本文方法能有效对旋翼流场进行计算，且在相同计算条件下，WENO-分段线性格式能够更有效地捕捉旋翼涡流场的流动特性，表明在计算旋翼涡流场时WENO-分段线性格式相比传统二阶JST格式具有更低的数值耗散。

摘要:建立了一个适用于旋翼桨-涡干扰气动载荷计算的计算流体力学(Computational fluid dynamics， CFD)/自由尾迹耦合模型，为提高计算效率，提出了一种高效的耦合策略进行不同计算域间的信息交换策略。在此基础上，结合基于声类比法的FW-H方程构建了旋翼桨-涡干扰噪声的计算方法。应用所建立的方法，以OLS（Operational loads survey）旋翼为研究对象，深入分析了大气环境对旋翼噪声辐射特性的影响。研究发现：随着飞行高度的增加，旋翼噪声辐射特性发生了明显的改变，逐渐由桨盘前行侧转变为指向桨盘前方，噪声幅值先增大后减小。文中从桨-涡干扰距离、干扰位置变化角度计算分析了大气压力、音速及空气密度等环境参数对旋翼桨-涡干扰噪声辐射特性的影响，并得出了一些有实际意义的影响规律。

摘要:为了进一步提高摆线桨的气动效率，本文对摆线桨的设计参数进行了优化研究。首先分析了流管模型的基本原理，基于薄翼振荡原理，结合动量和叶素理论建立了摆线桨的双盘-多流管非定常气动模型。然后，通过相关算例验证了模型的适用性，结果表明：实度较小时，准确度较高，而随着实度与转速的增加，桨叶之间的干扰加强，误差值增大。通过大量试验与计算数据的对比，总结了不同实度时，多流管模型的拉力修正因子。最后，基于双盘-多流管气动模型，应用遗传算法对摆线桨的相关设计参数进行了优化设计，优化后的功率载荷提高了12.4%左右。同时，对比发现优化后的摆线桨比旋翼具有更高的气动效率。

摘要:利用结构网格计算流体力学(Computational fluid dynamics ,CFD)的翼型气动特性分析方法开展旋翼翼型气动特性计算。通过RAE282，NACA0012，OA212，OA207等翼型压力分布、升力和阻力等特性计算结果与试验结果的对比分析，验证了计算方法的准确性，并进一步完成了HF系列旋翼翼型的气动特性计算。基于翼型的气动特性，采用时间步进自由尾迹的旋翼气动性能分析方法开展旋翼桨叶翼型的气动布局优化设计，对悬停和前飞条件下的旋翼开展计算分析，得到两种条件下的旋翼气动特性。而后通过本文建立的优化方法开展旋翼翼型布局优化设计。

摘要:采用原对偶内点法求解线性规划问题，对初始点要求严格。根据初始可行内点的准则，定义了相应的达成度函数，并由达成度函数定义了适应值函数，从而提出了基于演化计算的线性规划原对偶内点法中的初始点选取算法。该算法基于和声搜索演化算法实现，经数值实验测试，结果表明，对所选取测试的典型线性规划问题，算法都能求得大部分问题的初始可行内点。