一种新型拦阻钩试验台的设计与仿真验证
这是一篇关于拦阻钩试验台,结构设计,视觉检测技术,DELMIA,仿真验证的论文, 主要内容为随着航空母舰的不断发展,对飞机拦阻着陆技术的研究具有重要意义。拦阻钩作为飞机着陆拦阻的关键部件之一,其在装机前必须使用专用试验设备进行性能检测。目前我国航企传统试验设备多采用液压系统驱动和角度传感器测量摆角,这种方法传感器需要人工装夹,测量误差较大,工作效率低;另外,其很难实现近年来要求的摆动频率测量,导致拦阻钩的检测过程存在诸多问题,因此改进设备的驱动方式、更换检测手段显得十分重要。本文结合航企用户的需求,提出了一种新型拦阻钩试验台的设计方案,采用电驱动系统实现机械传动,用于拦阻钩的摆角拉力试验和摆动频率试验。首先根据设计要求,给出了试验台总体设计方案,对试验台系统的组成及功能进行了介绍,给出了试验台的操作流程。其次对机械机构进行详细设计,采用CATIA软件进行机械结构的三维建模,对关键结构进行受力分析与理论计算,完成成品件的选型和非成品件的结构设计。采用单目测量技术实现角度和频率的无接触式测量,首先对试验台视觉检测系统角度与摆动频率的测量方法进行了介绍,并给出了检测工艺流程,然后给出用激光跟踪仪对试验台检测精度评估的方法。最后,采用DELMIA验证了试验台设计方案,包括装配工艺的合理性以及工艺流程的可行性。并制造出试验台实物案例进行试验,验证了试验台的功能和性能指标。根据本文提出的试验台设计方案为国内某航企制造了试验台实物,并通过实物验证了设计方案的有效性。该设计方案首次将视觉检测技术成功地应用到拦阻钩试验台中,其具有新颖性、先进性和扩展性,为其它相关设备提供了一种新的设计思路。
芦苇笋采摘执行机构性能研究
这是一篇关于芦苇笋,柔性采收,掰扯输送机构,仿真验证,参数优化的论文, 主要内容为为解决湖南省沅江市农民手工掰断芦苇笋,工作时间集中、工作强度大、效率低,严重制约该市芦苇笋产业发展等问题,填补国内外芦苇笋采收技术研究空白,本课题组自主研发一种以柔性双同步带夹持芦苇笋茎秆产生掰扯力而将其掰断并输送为原理的芦苇笋采摘执行机构。为模拟人工采摘芦苇笋动作过程,设计出包括切尾装置、掰扯输送机构及举升机构的采摘执行机构;分析掰扯机构作业过程的受力与速度,匹配其所需液压动力;软件ANSYS-Workbench和软件ADAMS仿真验证动力输出轴及掰扯输送机构输送阶段设计合理性;以Box-Behnken为原理设计机构试验方案,响应面综合优化试验法获取机构采收试验因素最佳组合与试验指标综合最佳值。具体工作如下:(1)从采集的芦苇笋属性实验数据出发,设计采摘执行机构部件结构。茎秆物理力学属性实验收集株高、茎秆直径等外形数据及茎秆拉断力、切断力力学数据,采用数理统计的方法对力与茎秆直径进行线性拟合回归分析。提出采摘执行机构结构组成方案,对关键零部件进行结构设计:切尾装置带传动设计、掰扯输送机构动力输入轴设计、举升机构高度及角度可调区间设计。(2)掰扯输送机构力学、速度模型分析及其仿真验证。分析茎秆夹持力、掰断力与夹持力、弹簧力数量关系,据此设计拉伸弹簧工作参数及同步带带轮直径,分析出同步带驱动力为1155.85N。运用芦苇笋茎秆运动速度、整机前进速度及同步带运动速度三者速度合成与分解矢量法得出参数理想值域和采摘执行机构作业理论功率,匹配GM5-6液压马达。软件ANSYS-Workbench分析动力输入轴,得到其参数云图数值均小于理论分析值,软件ADAMS建立掰扯输送机构模型及芦苇笋茎秆模型,设定理论参数,仿真结果表明理论分析正确。(3)采收试验与优化得到机构性能指标综合最佳值。以Box-Behnken为原理设计机构采收试验方案,响应曲面分析法阐述多试验因素对试验指标交互影响作用,试验因素组合软件优化与试验验证相结合得出:同步带运动速度为2.9m/s,机构倾角为36.8°,整机前进速度为1.2m/s,试验指标综合最佳值:采摘率93.54%,损伤率5.99%。
潮流能发电装置功率控制系统设计与开发
这是一篇关于潮流能发电装置,功率因数校正,三相单开关Boost PFC变换器,最大功率跟踪,仿真验证的论文, 主要内容为随着当今社会经济的快速发展，人类对能源的需求量持续增加，而传统化石能源的日益枯竭及其大量消耗所造成的环境恶化已成为世界各国亟待解决的问题。因此，世界各主要能源国家都在积极调整改善能源利用结构，开发利用各种可再生能源。 海洋潮流能作为一种新型可再生绿色能源，由于储量丰富、能量稳定、安全清洁、可再生可持续性好、可预测性强等特点，成为海洋能能源开发技术领域中发展最为迅速的分支。作为一种系统集成创新的高新技术装置，水平轴潮流能发电装置存在许多关键技术问题需要解决。研究论证水平轴潮流能发电装置的可行性、研究适用于潮流能发电装置的电力变换拓扑结构、提高机组运行安全可靠性及功率稳定性并实现最大能量捕获都是潮流能发电技术中的重要课题。 本论文围绕国家海洋局海洋可再生能源专项资金项目“500kW海洋能独立电力系统示范工程”的子课题“100kW潮流能发电装置研制”，分析并给出了系统总体设计方案，然后借鉴吸收目前已经成熟的风力发电和水轮机发电技术，通过理论分析、数学建模及仿真试验等手段，重点对潮流能发电装置中的电力变换拓扑结构及潮流能系统的最大功率跟踪控制策略这两项关键技术进行分析研究。 根据潮流能自身的特点及系统需求分析研究适用于潮流能发电装置中的电力变换拓扑结构，对设计开发潮流能发电系统具有重要意义。论文介绍了发电装置电力变换系统的构成及其各功能模块的作用，研究了功率因数校正技术及三相Boost型PFC变换器拓扑结构，重点分析研究了三相单开关Boost PFC变换器，阐述了其工作原理并给出了详细的工况分析，确定了变换器关键组件的参数，并进行了仿真验证。 潮流能发电系统的最大功率跟踪控制研究是论文的另一个重要工作。论文重点研究了潮流能发电装置的变速运行控制即最大功率跟踪控制，通过对几种常见的最大功率跟踪算法进行分析比较，确定了本文所研究的基于功率信号反馈的MPPT控制算法方案。对发电系统各子系统进行模型分析和仿真研究，建立各子系统的仿真模型，并最终建立带有最大功率跟踪控制的整机系统仿真模型，进行仿真验证，为后续研究工作提供理论支持。 最后，对本文的研究工作进行了总结，指出了目前存在的一些问题，并提出了进一步完善的建议。
芦苇笋采摘执行机构性能研究
这是一篇关于芦苇笋,柔性采收,掰扯输送机构,仿真验证,参数优化的论文, 主要内容为为解决湖南省沅江市农民手工掰断芦苇笋,工作时间集中、工作强度大、效率低,严重制约该市芦苇笋产业发展等问题,填补国内外芦苇笋采收技术研究空白,本课题组自主研发一种以柔性双同步带夹持芦苇笋茎秆产生掰扯力而将其掰断并输送为原理的芦苇笋采摘执行机构。为模拟人工采摘芦苇笋动作过程,设计出包括切尾装置、掰扯输送机构及举升机构的采摘执行机构;分析掰扯机构作业过程的受力与速度,匹配其所需液压动力;软件ANSYS-Workbench和软件ADAMS仿真验证动力输出轴及掰扯输送机构输送阶段设计合理性;以Box-Behnken为原理设计机构试验方案,响应面综合优化试验法获取机构采收试验因素最佳组合与试验指标综合最佳值。具体工作如下:(1)从采集的芦苇笋属性实验数据出发,设计采摘执行机构部件结构。茎秆物理力学属性实验收集株高、茎秆直径等外形数据及茎秆拉断力、切断力力学数据,采用数理统计的方法对力与茎秆直径进行线性拟合回归分析。提出采摘执行机构结构组成方案,对关键零部件进行结构设计:切尾装置带传动设计、掰扯输送机构动力输入轴设计、举升机构高度及角度可调区间设计。(2)掰扯输送机构力学、速度模型分析及其仿真验证。分析茎秆夹持力、掰断力与夹持力、弹簧力数量关系,据此设计拉伸弹簧工作参数及同步带带轮直径,分析出同步带驱动力为1155.85N。运用芦苇笋茎秆运动速度、整机前进速度及同步带运动速度三者速度合成与分解矢量法得出参数理想值域和采摘执行机构作业理论功率,匹配GM5-6液压马达。软件ANSYS-Workbench分析动力输入轴,得到其参数云图数值均小于理论分析值,软件ADAMS建立掰扯输送机构模型及芦苇笋茎秆模型,设定理论参数,仿真结果表明理论分析正确。(3)采收试验与优化得到机构性能指标综合最佳值。以Box-Behnken为原理设计机构采收试验方案,响应曲面分析法阐述多试验因素对试验指标交互影响作用,试验因素组合软件优化与试验验证相结合得出:同步带运动速度为2.9m/s,机构倾角为36.8°,整机前进速度为1.2m/s,试验指标综合最佳值:采摘率93.54%,损伤率5.99%。
Verilog 2001到MSVL转换工具的设计与实现
这是一篇关于仿真验证,程序转换,Verilog2001,MSVL,Flex与Bison的论文, 主要内容为软件仿真是硬件系统设计中的重要环节,是逻辑设计、系统验证和性能分析的主要手段。随着大规模数字电路系统硬件的复杂度不断提高,保证硬件系统设计的正确性、可靠性和安全性愈加重要。然而,现有商业仿真软件普遍具有使用成本高、操作过程繁琐等缺点,且大多商业仿真软件为国外所有,在国内环境中的使用具有较大局限性,给系统功能测试和性能改善的工作带来困扰。作为一种全新形式的正确性验证方法,形式化验证方法能够有效改善并确保系统模型的质量。在数字电路与系统设计中,Verilog 2001是目前应用最广泛的一种硬件描述语言。而MSVL语言能够支持形式化验证过程中的系统建模、系统仿真以及系统验证,且具有成本低、易于学习、仿真环境简单、执行效率高等优势。因此,本文设计并实现了一款将Verilog 2001语言转换为MSVL语言的程序转换工具V2M-01,能够将Verilog2001语言所描述的程序转换为MSVL语言描述的程序,为硬件系统设计的形式化验证工作提供便利。本文主要研究内容如下。(1)分析研究背景及国内外研究现状,明确了V2M-01工具开发的意义;对领域相关理论与技术进行阐述,包括Verilog 2001和MSVL的语法规则、语义特性以及Flex和Bison工具等相关问题;在此基础上,对工具的开发进行需求分析。(2)提出程序转换工具的总体设计。首先,依据总体设计进行预处理分析,并根据两种语言的词法和语法规则,设计词法分析与语法分析规则并借助Flex和Bison工具完成了词法分析器和语法分析器的构建;其次,利用词法分析与语法分析生成中间文件;最后,对中间文件应用转换规则,转换为MSVL程序。(3)完成程序转换工具的具体实现。提出工具开发以及程序转换过程中的关键挑战,包括时序控制问题、系统调用问题、系统接口问题以及高阻态问题,深入研究了关键挑战的解决办法,并对关键挑战的具体实现过程进行重点分析和介绍,从而完成Verilog 2001程序转换为MSVL的具体实现工作。(4)设计了仿真测试方案,通过多组实例对工具进行仿真测试。结果表明,Verilog2001到MSVL程序转换工具能够有效实现Verilog语言程序向MSVL语言程序的转换功能,达到了预期目标。
相控阵雷达天线多领域系统建模仿真方法研究
这是一篇关于相控阵天线,系统模型,多领域统一建模,Modelica,仿真验证的论文, 主要内容为随着工业技术发展和进步,机电产品已逐步发展为具有机、电、液、热、控等不同领域的复杂系统,多领域统一建模和仿真也因此在机电系统开发中发挥越来越重要的作用。相控阵雷达天线是具备电磁、机械、热流等不同领域的复杂系统,但目前的建模和仿真主要针对其各领域的独立物理过程,缺乏宏观属性和系统行为逻辑的描述与分析,制约了天线设计开发效率及质量提升。本文基于多领域统一建模语言Modelica开展相控阵天线系统建模与仿真方法研究,主要研究内容如下:(1)相控阵雷达天线电磁领域模型库研究。根据相控阵雷达天线的工作原理,将相控阵天线的电磁系统划分为信号、T/R组件、天线阵面几个模块,建立了相应的模型库。针对信号模块,建立常用的几种脉冲信号模型;针对T/R组件,将其内部器件分别建模;针对天线阵列,建立了几种理想点源天线模型,并基于矩量法对偶极子天线阵列建模。最终完成相控阵天线电磁领域模型库的构建,并基于该模型库搭建了系统模型通过MATLAB天线工具箱进行了验证。最后对比了不同算法的计算速度和仿真精度,初步探讨了优化模型仿真方法。(2)相控阵雷达天线热流与机械领域模型库研究。在热流领域,将相控阵天线的热流系统划分为T/R组件、散热冷板等模块,建立了相应的模型库。将T/R组件模块封装为热功率随时间变化的热源;将散热冷板封装为一维管道传热模型。在机械领域,将天线阵列模块简化结构并考虑其在集中载荷与均布载荷下的受力情况。最后基于热流领域模型库,搭建了某相控阵雷达天线的热控系统模型,并通过AMEsim进行了仿真验证。(3)基于组件库的相控阵雷达天线多领域建模与仿真研究。首先梳理相控阵天线各领域对象之间的联系与影响,然后将上述的电磁、热流、机械模块中的组件分别组装,在同一框架下通过各领域之间的接口传递参量影响相控阵天线的性能。最后通过将所建立的多领域系统模型与MATLAB天线工具箱建立的传统天线系统模型对比,结果表明多领域系统模型能更全面地描述天线系统行为。本文通过建立相控阵天线多领域系统模型库,有助于在天线开发初期快速构建天线多领域系统模型,从而高效、准确地评估系统设计方案,提升相控阵天线的设计效率与质量。
Verilog 2001到MSVL转换工具的设计与实现
这是一篇关于仿真验证,程序转换,Verilog2001,MSVL,Flex与Bison的论文, 主要内容为软件仿真是硬件系统设计中的重要环节,是逻辑设计、系统验证和性能分析的主要手段。随着大规模数字电路系统硬件的复杂度不断提高,保证硬件系统设计的正确性、可靠性和安全性愈加重要。然而,现有商业仿真软件普遍具有使用成本高、操作过程繁琐等缺点,且大多商业仿真软件为国外所有,在国内环境中的使用具有较大局限性,给系统功能测试和性能改善的工作带来困扰。作为一种全新形式的正确性验证方法,形式化验证方法能够有效改善并确保系统模型的质量。在数字电路与系统设计中,Verilog 2001是目前应用最广泛的一种硬件描述语言。而MSVL语言能够支持形式化验证过程中的系统建模、系统仿真以及系统验证,且具有成本低、易于学习、仿真环境简单、执行效率高等优势。因此,本文设计并实现了一款将Verilog 2001语言转换为MSVL语言的程序转换工具V2M-01,能够将Verilog2001语言所描述的程序转换为MSVL语言描述的程序,为硬件系统设计的形式化验证工作提供便利。本文主要研究内容如下。(1)分析研究背景及国内外研究现状,明确了V2M-01工具开发的意义;对领域相关理论与技术进行阐述,包括Verilog 2001和MSVL的语法规则、语义特性以及Flex和Bison工具等相关问题;在此基础上,对工具的开发进行需求分析。(2)提出程序转换工具的总体设计。首先,依据总体设计进行预处理分析,并根据两种语言的词法和语法规则,设计词法分析与语法分析规则并借助Flex和Bison工具完成了词法分析器和语法分析器的构建;其次,利用词法分析与语法分析生成中间文件;最后,对中间文件应用转换规则,转换为MSVL程序。(3)完成程序转换工具的具体实现。提出工具开发以及程序转换过程中的关键挑战,包括时序控制问题、系统调用问题、系统接口问题以及高阻态问题,深入研究了关键挑战的解决办法,并对关键挑战的具体实现过程进行重点分析和介绍,从而完成Verilog 2001程序转换为MSVL的具体实现工作。(4)设计了仿真测试方案,通过多组实例对工具进行仿真测试。结果表明,Verilog2001到MSVL程序转换工具能够有效实现Verilog语言程序向MSVL语言程序的转换功能,达到了预期目标。
相控阵雷达天线多领域系统建模仿真方法研究
这是一篇关于相控阵天线,系统模型,多领域统一建模,Modelica,仿真验证的论文, 主要内容为随着工业技术发展和进步,机电产品已逐步发展为具有机、电、液、热、控等不同领域的复杂系统,多领域统一建模和仿真也因此在机电系统开发中发挥越来越重要的作用。相控阵雷达天线是具备电磁、机械、热流等不同领域的复杂系统,但目前的建模和仿真主要针对其各领域的独立物理过程,缺乏宏观属性和系统行为逻辑的描述与分析,制约了天线设计开发效率及质量提升。本文基于多领域统一建模语言Modelica开展相控阵天线系统建模与仿真方法研究,主要研究内容如下:(1)相控阵雷达天线电磁领域模型库研究。根据相控阵雷达天线的工作原理,将相控阵天线的电磁系统划分为信号、T/R组件、天线阵面几个模块,建立了相应的模型库。针对信号模块,建立常用的几种脉冲信号模型;针对T/R组件,将其内部器件分别建模;针对天线阵列,建立了几种理想点源天线模型,并基于矩量法对偶极子天线阵列建模。最终完成相控阵天线电磁领域模型库的构建,并基于该模型库搭建了系统模型通过MATLAB天线工具箱进行了验证。最后对比了不同算法的计算速度和仿真精度,初步探讨了优化模型仿真方法。(2)相控阵雷达天线热流与机械领域模型库研究。在热流领域,将相控阵天线的热流系统划分为T/R组件、散热冷板等模块,建立了相应的模型库。将T/R组件模块封装为热功率随时间变化的热源;将散热冷板封装为一维管道传热模型。在机械领域,将天线阵列模块简化结构并考虑其在集中载荷与均布载荷下的受力情况。最后基于热流领域模型库,搭建了某相控阵雷达天线的热控系统模型,并通过AMEsim进行了仿真验证。(3)基于组件库的相控阵雷达天线多领域建模与仿真研究。首先梳理相控阵天线各领域对象之间的联系与影响,然后将上述的电磁、热流、机械模块中的组件分别组装,在同一框架下通过各领域之间的接口传递参量影响相控阵天线的性能。最后通过将所建立的多领域系统模型与MATLAB天线工具箱建立的传统天线系统模型对比,结果表明多领域系统模型能更全面地描述天线系统行为。本文通过建立相控阵天线多领域系统模型库,有助于在天线开发初期快速构建天线多领域系统模型,从而高效、准确地评估系统设计方案,提升相控阵天线的设计效率与质量。
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