电磁仿真（精选8篇）
电磁仿真 篇1
摘要：针对电磁场与电磁波课程理论公式复杂、相关概念模型抽象的特点,结合长期积累的教学经验,利用软件仿真将电磁场定理模型、分布特性可视化,简化推导计算过程,优化课程结构、节省课时的同时提高了教学效果。
关键词：仿真软件,优化,可视化
电磁场与电磁波课程是电子信息科学专业学生必修的一门重要的专业基础课程,该课程理论性强,相关定理模型抽象。由于电磁场、电磁波看不见、摸不着,传统教学基本依据公式推导出其传播特性、存在状态等特性,抽象的定律、严密的数学推证令学生望而生畏。整个教学过程既难教又难学,而近几年该课程在教学内容不变的情况下课时却不断被压缩。因此,如何在教学过程中把握重点、弱化数学比例、优化课程结构成为课程改革重点。
结合长期积累的教学经验,修改教学文件,将仿真软件引入电磁场与电磁波的教学中,把课程中抽象概念定理以三维模型的形式直观的展示给学生;利用软件模拟各种电磁波分布形式、波导结构和自由空间电磁波的特性等,并能动态模拟电磁波的传播和辐射特性;利用软件简化数学计算,减少公式推导过程;还可以设计电磁仿真实验,把理论教学和仿真实验教学有效结合起来,加深学生对理论知识的理解,收到了较好的教学效果。
1 仿真软件在教学中应用
1)基本概念、定理定律的仿真演示。本课程涉及较多的定理,库仑定律、安培力定律、高斯通量定理、安培环路定律等定理是研究电磁场的基础,电磁场的理论基础麦克斯韦方程组也是由这些定理上推导总结出。以往在讲解过程中,公式繁杂, 推导多, 学生用大量的时间理解定律模型、复习数学知识,浪费大量学时,反而忽略了对概念本身的理解。利用仿真软件将这些定理动态演示,将复杂的电磁场理论通过演示的方式表示出来,结果清晰、直观的表现出了各种电磁场模型的特性,形象、直观、便于理解,它不仅可以激发学生的学习兴趣,而且加快学生理解速度提高了教学质量。
2)电磁场和电磁波的存在形式、特性分布等内容的图示化。课程中涉及较多的求解场量分布、特性等内容,以往教学中推导出结果都是数学公式,对数学知识薄弱和空间思维差的学生而言整个教学过程就像解数学题、而与场无关。我们利用软件将常见的场量分布形式图形化,根据源的不同分布求出不同场图,绘制矢量线(电力线、磁力线)、等值线(等位线)、箭头图等,以帮助学生更好地理解场。例如电偶极子的电场分布、同轴电缆电场分布、均匀平面电磁波传播、球面电磁波传播、矩形波导传播时电磁场特性等。
3)计算方式的简化。课程在求解问题时,经常会涉及复杂的数学计算过程,利用软件强大的仿真功能,将计算过程简化,运用符号运算功能进行数学公式推导,根据数值计算功能进行习题求解等,节约授课时间,提高教学效率。如电磁场中梯度、散度、旋度问题、求静态边值时有限差分法、有限元法、镜像法等。
2 具体应用实例
随着计算机的快速发展,近几年出现了大量的电磁场和微波电路仿真软件,如美国ANSOFT公司的HFSS(高频电磁场仿真)、MATLAB、ANSYS等软件。这些软件功能强大、界面友好,编程简洁、效率高,特别适合于教学演示和学生实践,用户可以在短时间内掌握其主要内容和基本操作。下面我们简单介绍几个具体应用实例:
1)镜像法
镜像法是一种求解边值问题的间接方法,其基本原理是:用放置在所求场域之外的假想电荷(即像电荷)等效的替代导体表面(或介质分界面)上的感应电荷(或极化电荷)对场分布的影响,从而将求解实际的边值问题转换为求解无界空间的问题。利用软件仿真孤立电荷产生的场和像电荷产生场以及叠加后的场,电荷电量、导体半径等参数可根据实际情况输入。下图为半径为2电荷为4时产生的场图。
2)矩形波导传播
课程在讲解矩形波导传播时,电磁场分量公式表示如公式所示。
让学生根据公式理解其传输特性比较困难。通过Matlab计算并绘出任意时刻金属矩形波导的主模TE10模的电磁场分布图,直观的展示了波的传输特性。
3)有限差分法求电磁场静态边值
有限差分法是求电磁场静态边值问题的一种数字计算法,把连续空间离散化,空间离散化越细,解的误差越小,其计算量就越大,就使课程中大量时间用在处理数据上。而利用matlab编写程序,根据已知条件自动生成矩阵数据,绘制电场和电力线图形,使讲解过程清晰明了。
3 结束语
本文根据电磁场与电磁波少学时、概念抽象等特点,将仿真软件强大的计算与图像功能运用于电磁场与电磁波的教学中,使电磁场与电磁波分析研究问题简单方便,帮助学生直观的分析和理解课程内容,不但能大大加深学生对抽象电磁场问题的理解,激发学生的学习兴趣,而且也提高了学生对工程软件的实际应用能力,取得了很好的教学效果。对提高教学效果具有非常重要的意义。
电磁仿真 篇2
以无限长超材料圆柱壳为理论模型,研究隐身超材料这种新型人工复合材料.基于Pendry坐标变换法,在压缩柱坐标系中,分析理想超材料电磁参数分布特性.为满足透波隐身,圆柱壳材料相对电容率和磁导率均是二阶旋转对称张量,在内界面处各向异性程度最高,参数径向分量趋于无限大,强烈抑制该方向电磁波的传播.运用全波仿真方法,从场总能量密度分布角度,比较研究了理想超材料与分层超材料、有耗超材料圆柱壳的`电磁隐身效果,结果表明超材料具有良好的透波隐身性能.最后,针对隐身结构实际使用环境,对各向同性介质空间隐身圆柱壳的参数设置作了说明.
作 者：张介秋 陈必武 赵威 马华 ZHANG Jie-qiu CHEN Bi-wu ZHAO Wei MA Hua 作者单位：张介秋,陈必武,马华,ZHANG Jie-qiu,CHEN Bi-wu,MA Hua(空军工程大学,理学院,陕西,西安,710051)
赵威,ZHAO Wei(西安电子科技大学,天线与微波技术国家重点实验室,陕西,西安,710071)
战场通信信号电磁环境仿真研究 篇3
战场通信信号电磁环境是指作战双方在特定的兴趣区域内, 使用各自通信及通信对抗系统构成的信号特性和信号密度的总和。它反映了战场区域通信信号电磁频谱的密集程度, 可以从以下4个方面来描述。
1.1 信号样式
随着电子技术的发展, 战场上交战双方从反侦察、抗干扰、抗摧毁角度出发, 越来越多地使用各种新体制通信及对抗设备, 并且在新体制电子设备上越来越多地采用更为复杂的信号样式。据不完全统计, 目前世界上有100种以上的通信信号频段。表1列举了常规的通信信号样式。
1.2 信号分布特征
信号分布包括信号在空域、时域、频域上的分布。信号在空域上的分布, 与作战双方在作战地域投入兵力的部署、每次作战的指导思想和作战意图有密切关系, 不易进行准确描述。
信号在时域上的分布动态性很强, 信号暴露时间短。近年来, 随着电子技术, 特别是计算机技术、数字信号处理技术的发展, 通信设备的性能明显改善, 工作效率显著提高。在通信电台上长时间发送冗长作战文件的情况越来越少, 代之以传送简短的语言和经过压缩处理的数字信息, 传送速率可达数千波特, 能够在几十秒甚至几秒内传递一段有完整意义的图文信息或语言信息。战场上发信设备一般不会长时间工作, 而是频繁的开关机。并且每次开机, 发射电波持续时间都很短, 信号暴露时间比较短暂。另外, 战场通信信号电磁环境的复杂性很大程度上取决于参战各方通信设备的工作状态、工作性质、工作设备的数量、工作性能等, 也会受天气、地形等条件的影响, 并且随着战争、战役、战斗阶段的发展, 通信设备的运用方式和程度也有一定变化, 电磁环境的稳定性也不断变化。可见, 战场电磁环境的变化极为复杂, 动态性很强。
1.3 信号强度
信号强度与辐射电台的功率、天线增益、传输距离、传输损耗等有关。在不同作战区域, 投入的兵力不同、作战方式不同、作战态势不同, 战场电磁环境信号强度的变化规律就不同, 无法准确地进行描述, 只能笼统地说, 战场电磁环境内各信号的强度是不同的, 变化的。
1.4 信号密度
信号密度在不同的作战地域、不同的作战方式、不同的兵力投入下, 投入的网台数量就不同。例如在一次小规模渡海登陆作战中, 战役前通联准备、航渡、海上对抗、抢滩登陆作战这几个阶段根据任务的需要投入的网台数量是不同的, 如图1所示。
2 通信信号电磁环境分析与仿真
2.1 频谱占用度分析
战场通信信号电磁环境反映的是通信信号电磁频谱的密集程度, 具体到某一时刻是指电磁空间通信信号占用的信道数量。对区域通信信号电磁环境分析需要考虑实际战场有多少网台, 这些网台的通联活动规律。虽然我们不可能精确知道战争中任意一个通信网台的工作起止时间, 即无法精确知道任一时刻通信信道频谱占用情况, 但是可以根据概率理论, 通过对军事电台通信规律和电台工作时间在时间轴上的概率分布进行分析, 推算出在任意时刻通信信号可能占用信道的平均值。
表2列举了战场通信信号电磁环境仿真计算的几项要素。
从表2可以计算出在工作频率范围上频谱占用度为:
其中:X为频谱占用度。
2.2 软件工作流程
对战场通信信号电磁环境的仿真分析应该既能准确反映出战场通信信号信道占用密集程度, 又能直观地体现出战场通信信号的复杂性和不可确定性。因此仿真软件应能够在时域-频域平面上模拟出战场通信网台工作情况, 并由模拟出的战场通信信号网台频道占用情况, 计算出信道占用度、频段占用度等数值。软件流程图如图2所示。
2.3 软件仿真设计
本软件可自由设定通信网台工作频率范围、信道宽度、通话时间、通话间隔时间、战场网台数量等参数。
本软件的编写, 主要从时间、频率二维空间上构建软件模型。以信息流的方式来表现战场通信信号电磁环境情况。在整个时-频二维空间上, 信息流可以表示为所有通信信道信号的总和, 如公式2。
其中, li (fi) 为某一固定频率信道信号。fi为仿真频段范围内的某一信道, 它是和网台数量N、信道带宽W等参数有关的一个随机函数。战场上任意网台所用频道的选择与其作战使命、战场形势等因素有关, 具有一定的随机性, 因此, 它所用信道的分布应该服从随机分布规律。在软件的编写过程中, 可以考虑用RUN () 函数在整个仿真频段上来模拟产生战场通信网台。
而对每个信道, 在整个分析时间段上的通信信号分布情况则是通信通话时间、通话间隔时间等参数的一个函数:
式中, fi为某一固定频道;T为通信间隔时间参数;t为通信持续时间参数, 这两个参数可根据分析战场通信网台的使用情况确定。固定值显然不符合实际战场环境通信电台使用规律, 所以在这里引进了一个参数p, 我们称之为时间设置随机度。这个参数表示某一战场通信网台的使用在时间上分布的随机程度, 用来设定通信网台通话时间或通话间隔时间的分布规律。通过对p的设定, 可以更灵活地模拟仿真在多种复杂战场通信网台使用情况下的通信电磁环境。
这样, 通过对某一固定信道在时间上使用规律的定义和整个仿真频段上各个信道分布规律的定义, 我们就构建了整个时-频二维空间上的战场通信信号电磁环境的仿真模型。图3所示为软件算法过程。
2.4 仿真实例
设定战场通信网台及监测频段参数图4所示。
通过软件仿真计算, 生成各通信网台的工作瀑布图文件, 如图5所示。横轴为频率轴, 范围是20～30 m, 纵轴为时间轴, 范围是1～45 min。该瀑布图仿真了指定频段和时间段内的战场通信网台的活动情况。该软件运用公式1的算法可进一步计算出战场通信信号的频谱占用度, 从而可以考查战场通信信号电磁环境的复杂程度。
3 结束语
该软件充分利用了计算机运算准确、快速的优点, 灵活地运用VC编程语言的随机函数, 模拟出战场网台分布和战场通信网台工作时间的随机性和不可定性。经过试验检验, 该仿真软件能够较好的模拟战场通信信号的活动情况, 能够较快计算出战场通信信号的频谱占用度。这个仿真软件可操作性强、适用范围广, 可在一定程度上灵活实现对各种战场通信信号电磁环境仿真分析。
参考文献
[1]王汝群.战场电磁环境[M].北京:解放军出版社, 2006.
[2]孙国至, 刘尚合, 陈京平, 等.战场电磁环境效应对信息化战争的影响[J].军事运筹与系统工程, 2004, 18 (3) :43-47.
[3]杨萃.复杂通信电磁环境构建方法初探[J].通信对抗, 2008, 29 (2) :49-52.
电磁仿真 篇4
雷电电磁脉冲( LEMP) 是伴随雷电放电产生的瞬态电磁现象,例如雷电电磁场、雷电感应电压和感应电流等。随着微电子技术的发展,其通过耦合效应对电子设备及输配电设备造成的危害也日益突出[1,2]。尤其是智能电子设备普遍存在绝缘强度低、过电压和过电流保护能力差、对电磁干扰敏感等弱点,一旦设备遭受雷击,雷电电磁脉冲就会影响电气控制系统正常工作和安全运行,对人身财产安全造成威胁[3]。因此,有必要对雷电电磁脉冲的一些规律进行研究,以减少其危害。
魏明等人[4,5]采用数值计算方法计算了DU模型和TL模型下的雷击电磁场分布,他们将大地视为理想导体,得出雷击时空间电磁场有规律可循,并建议考虑大地有限电导率的影响; 杨栋新等人[6,7,8]采用时域有限差分法分别研究了土壤特征以及雷电回击参数对雷击电磁场的影响,并做了雷击电磁场随距离的变化研究,他们所做的计算都是针对地上雷击电磁场分布,考虑到目前地下场所修建的越来越多,因此有必要对地下雷击时的电磁环境进行研究。针对雷击电磁场耦合问题,余占清等人[9,10,11,12]对配电线路上的雷电感应电压进行了较多研究,而对线路终端负载方面的研究相对缺乏。
本文采用FDTD方法对雷电电磁效应进行模拟,研究雷击时地下空间的电磁场情况; 并对线缆终端负载上产生的感应电流及电压进行探讨,这对易遭受雷击地区和受雷电影响严重行业的防雷工作有重要的应用价值。
1FDTD算法参数设置
雷电流波形是进行雷电电磁场计算的前提, IEC31312 - 1标准规定了直击雷波形为10 /350μs波形,但这只是测试波形,对于某地雷击电磁场的计算,选用当地实测雷电流波形所得结果将更准确。 本文随机选用北京地区实测雷电流波形进行模拟, 其波头时间均值为2. 7μs,波尾时间均值为25. 63μs[13,14]。雷电流表达式的模拟采用10阶Heidler函数[15,16],表示为:
式中,I为所模拟的雷电波幅值。
雷电回击工程模型采用MTLE模型,任意时间t,通道中任一高度z' 的电流i (z',t) 与通道底部电流i(0,t) 的关系为[14]:
式中, u为Heaviside函数;为与高度有关的衰减因子为电流波传播速度;为回击速度。
图1为采用式( 1) 和式( 2) 所作的电流幅值为100k A时,不同高度雷电流波形图,随高度的升高, 电流波幅值降低。
FDTD仿真过程中设置空间步长dx = dy = dz = 5m ,时间步长满足Courant稳定性条件,计算后取dt = 8. 67ns 。雷电回击通道设置在原点处,采用CPML吸收边界,周围无障碍物时电场Ez的等值线如图2所示,可以看出在边界处吸收效果良好。
2雷击时地下空间电磁场仿真计算
本文依据所做课题选取地下油罐空间作为模型,因此在地下做一圆柱形空间,圆柱中心线在y轴正下方,内部为空气,圆柱尺寸如图3所示。
计算模型采用直角坐标系,仿真计算采用式 ( 1) 和式( 2) 所示雷电流模型,雷电流峰值假设为60k A。雷电回击通道位于z轴 ( 如图3 ) ,y轴上方为空气,下方为土壤,其介电常数[7]见表1。
对图3中A、B、C、D、E五点进行取样,得到电磁场各分量如图4 ~ 6,其中Ex,Hy,Hz分量为0。
通过图4 ~ 6可以看出,对于地下空间而言,接近雷击通道以及地面的一侧电磁场的数值偏大。就电场而言,相比于地上空间几百千伏每米的数量级, 地下空间的电场强度明显减小,可见地面起到了一定的屏蔽作用,但屏蔽并不彻底,其最大值仍可达到几千伏到几十千伏。比较同一点的Ey与Ez分量, 可以看到Ey明显大于Ez,因此地下空间中的电场防护以径向为主; 比较五点电磁场可以发现,在地下空间中电磁场横向分布规律与地上相似,而纵向上空间内部电场( 点D) 要大于其与土壤接触位置( 点B,D) 处的电场。
通过以上模拟可以看出土壤并不能完全屏蔽掉雷击产生的电磁场,因此对于地下油罐等存储易燃易爆物品的装置,仍然需要对装置进行防雷设计; 对于地下的一些应用到微电子技术的行业场所,感应雷防护更加不容忽视。
当前的生产生活中为避免建筑物直接遭受雷击,多数采用主动引雷的手段,如避雷针等。连接它们的接地引下线可以近似视为雷电回击通道,这样基本能够确定一个区域的雷击点。根据以上分析, 地下空间建设中对电磁场反应较敏感的元器件应放在下面,且距离接地引下线( 雷击点) 较远的一侧; 对于横向分布的电路应避免与接地引下线成径向, 如不可避免则应在电路入设备端安装相应的器件泄放径向电路中感应的雷电过电压和过电流。
3线缆终端负载的雷电感应电压和电流仿真计算
如今人们的各种活动都离不开电力系统,当发生雷击时,用电设备本身的电气特性会使其对雷击电磁场产生耦合,因此除了连接用电设备的线缆外, 还需要对线缆终端负载进行研究,计算其耦合雷电电磁脉冲所产生的感应电压和感应电流,以便采取措施,减小雷电危害。
本文采用FDTD方法进行仿真,计算模型如图7所示,雷电回击通道位于z轴,线缆垂直雷电通道水平放置,两端采用500Ω 负载接地。仿真计算采用式( 1) 和式( 2) 所示雷电流模型,雷电流幅值设为100k A,线缆直径设为1cm,长度为50m,距离雷电回击通道50m,高度为5m,负载上的雷电感应电压和感应电流如图8所示。
从图8可以看出,雷击点附近线缆终端负载上可以产生很强的电磁耦合,电压可达数百千伏,电流可达到数百安,感应电压或电流达到极值后不像雷电流有一个相对较长的波尾时间,而是迅速下降,在雷电流后期有一个较低水平的振荡过程。一般的防雷手段往往只注意对峰值电压或电流的泄放,对电子器件来说,低水平的振荡过程也可能将其击毁,而防雷器件在较低的电压或电流水平却基本不反应。 因此需要对负载雷击感应进一步研究,以完善设备对于感应雷的防护。
由图8可以看出,感应电压和电流脉冲主要发生在雷电流波头时间段,为研究雷击时负载感应电压和电流大小与雷电流波头时间的关系,本文取1.2μs波头时间的雷电流继续对上述模型进行模拟, 雷电基电流如图9所示,仿真结果如图10所示。
比较图8和图10可以发现,负载感应电压和电流的大小与雷电流波头时间有关。当雷电流幅值相等时,波头时间减小,负载感应电压和电流增大,这一规律对于不同地区的防雷工作具有一定的价值。
4结论
1) 本文采用北京地区实测雷电流进行FDTD仿真,计算雷击时地下圆柱形空间中的电磁状况,得出土壤并不能完全屏蔽掉雷击时产生的电磁场,并得出地下电场分量Ey的强度要大于Ez,地下电场防护以径向为主。
2) 对线缆终端负载进行雷击电磁场耦合,得到了负载上感应电压和感应电流的数值水平,并从感应曲线上看出感应电压和感应电流在尖峰过后会有一个足以对大多数自动化系统产生危害的振荡过程。
电磁仿真 篇5
针对雷达目标的电磁特性分析与成像大致可分为外场试验与电磁数值模拟两种。众所周知,外场试验存在一定的安全风险,且需要相当代价的经济资源。相比之下,随着计算机性价比的大幅提高,电磁数值模拟技术准确、高效的优势越发显著。
对雷达目标的精确建模是完成计算机仿真成像的基础。现阶段通常使用二维模式对三维雷达目标进行解释,局限性很大。而随着计算机可视化技术发展和应用,用三维数据体来解释雷达成像问题有了强大的理论支持[1]。VTK(Visualization Toolkit)就是计算机可视化技术发展的产物,具有源代码开放、可操作和复用的类库众多,设计和实现方便等特点,并可以方便地变换和操作各种数据集[2]。
本文主要采用VTK的基本框架和运行机制,并利用其面向对象的建模技术,完成了对三维雷达目标的建模,之后结合数值计算方法,运用物理光学法求得目标散射场,最终完成成像仿真过程。
1 基于VTK的可视化建模
VTK运用了面向对象的设计方法,由C++编写,基于三维函数库OpenGL,并集成了图像处理、计算机图形和可视化处理[3],包括了可视化和图形图像领域的多种算法,而且适用于多种平台。VTK共有两种图形处理模型: 可视化模型和图形模型。其中,可视化模型是可视化的数据流程模型,主要对数据进行处理,生成可被绘制的几何体;图形模型是图形的抽象,主要对生成的几何体进行绘制[4,5,6],其关系如图1所示。
VTK可视化流水线主要由过程对象和数据对象构成,可以用多种方式将这两种对象连接在一起,就组成了可视化管线的拓扑结构,在构建可视化管线拓扑结构的过程中,必须要保证管线上游对象输出的数据类型和其下游对象接收的数据类型保持一致,如一个源对象输出的是一个多边形数据类型,而和其连接的过滤器对象只能接收规则格网类型的数据,那么可视化管线就不能正确地执行,所以,在构建可视化管线时,一定要注意对象输入、输出之间数据类型的匹配性。构建好可视化管线后,构成可视化管线的各个对象对数据的处理过程,成为可视化管线的执行,当管线中的过程对象或数据发生改变时,可视化管线都要重新执行,为了保证管线的执行效率,管线在执行过程中必须保持处理对象的同步,VTK采用隐式执行的方式保持同步,隐式执行的过程如图2所示。
隐式执行包含两个互逆的过程,在图2中可以看到Execute()方法的执行是从左到右,UpDate()方法的执行是从右到左。
在Execute()方法的执行过程中,当可视化管线中的对象创建的时间发生改变时,表示对象已经更新,这时Execute()方法被调用,执行过程为从源对象通过过滤器对象到映射器对象。
在UpDate()方法的执行时,当图形系统请求绘制场景时,发出绘制请求(Render()),UpDate()方法被调用,请求管线中的每个对象更新数据,执行过程为映射器对象、过滤器对象、源对象依次调用Update()方法更新数据。
一个可视化管线由源对象、过滤器对象、映射器对象组成,执行时首先用户发出绘制场景的请求。之后由图形系统的角色(Actor)对象给映射器对象发送场景将要绘制的信息,管线开始执行。映射器对象调用Update()方法,然后过滤器对象、源对象依次调用Update()方法。源对象调用Update()方法后,开始比较当前被修改的时间和最后执行的时间,如果当前被修改的时间比最后被执行的时间更新,说明源对象最近被修改过,还未执行,于是调用Execute()方法开始执行流水线。过滤器对象及映射器对象开始比较它们的修改时间和最后的执行时间,根据比较的结果决定是否调用Execute()方法。
2 物理光学法重构三维目标散射场
人们在积分方程的基础上,提出符合物理机制的高频近似,这便是物理光学(Physical Optics)方法。这是一种基于表面电流的方法,它的核心思想是假设目标上任意点对该目标其它位置的散射场的影响和入射场相较很微弱。此时,目标表面任一点的总场可表示成HT=H0+Hs≈H0,其中H0是入射场,Hs是目标其它位置散射的场。经过这一假设后,积分号内不再有Hs,于是,散射场的数学表达式被大大简化:
undefined
这里,undefined,式(1)中目标表面的感应电流用undefined进行近似。其中表面单位法向矢量为undefined。则被视作散射场电流源的表面切向场可表示为:
undefined
物理光学方法保留了低频散射算法中关于表面电流的概念[7,8]。对于闭合的散射表面,这些表达式是正确的,同时相关文献已证明[9],若表面不封闭,则需要加入一些附加项,以便处理目标边缘的不连续情况。远场近似时,散射体上任意源点到场点的距离R均远大于目标尺寸。这时,格林函数梯度可近似为:
undefined
这里undefined为散射方向上的单位矢量。远场时,线积分可转化成面积分,此时,朱兰成公式可表示为:
undefined
这里,r表示从源点到表面单元ds的位置矢量,Y0=1/Z0为自由空间导纳,远场格林函数表达式为φ0=exp(ikR)/(4πR)。结合相应推导[9],式(4)可转变为物理光学积分:
undefined
其中,表面S为目标的照明部分。这也意味着,目标阴影部分切向场被严格假定为零。令上式中的-i=j,则式(6)可表示为:
undefined
3 仿真
首先用VTK建立三维目标模型。
(1)建立窗体
vtkRenderer *ren1 = vtkRenderer::New();
vtkRenderWindow *renWin = vtkRenderWindow::New();
renWin->AddRenderer(ren1);
vtkRenderWindowInteractor *iren = vtkRenderWindowInteractor::New();
iren->SetRenderWindow(renWin);
(2)读入三维目标数据
vtk3DSImporter *importer=vtk3DSImporter::New();
importer-> ComputeNormalsOn();
importer-> SetFileName ("F15E_L.data");
importer-> Read();
(3)设置尺寸,视角
importer-> GetRenderer()->SetBackground(1, 1, 1);
renWin-> SetSize (500,500);
renWin->AddRenderer(importer-> GetRenderer());
importer-> GetRenderer()-> ResetCamera();
importer-> GetRenderer()-> GetActiveCamera()->Zoom(1.4);
(4)运行
renWin->Render();
iren->Start();
仿真中的三维目标为F-15战斗机模型,如图3所示,相应的仿真波段为C波段,中心频率分别为6GHz,带宽为600MHz,仿真结果如图4所示。
4 结束语
本文分析了VTK的程序结构,提出了一种基于VTK可视化显示的三维建模方法,并结合物理光学方法对建模结果进行了电磁散射分析和SAR成像仿真。计算机仿真表明,本文方法可以完整精确地完成对三维目标的建模,在高精度雷达目标建模仿真领域具备良好的发展前景。
摘要：VTK(视觉化工具函式库)是一种新发展的用于图像处理和可视化的工具包,对其运行环境和应用领域进行研究对可视化工作者具有十分重要的意义。分析了VTK的程序结构和建模方法,并用其建立需要雷达侦测的三维目标,之后应用物理光学法(PO)仿真出平面波入射时三维目标的散射数据,通过成像算法得出目标二维像。仿真结果表明,VTK可以用在空间整体的雷达目标可视化和雷达数据的三维重建方面。
关键词：VTK,可视化流水线,三维建模,物理光学,雷达成像
参考文献
[1]侯焕.VTK技术在雷达图像可视化中的研究与应用图像分析[Z].2009.
[2]李姜.机织复合材料三维造型与可视化研究[D].天津工业大学,2008.
[3]胡军辉.VTK技术在三维医学图像处理中的应用研究[D].长春理工大学,2005.
[4]陈琰.可视化工具VTK技术研究[J].系统仿真技术及其应用,2007,9:189.
[5]Schroeder W,Martin K,Lorensen B.The visualization toolkit:an ob-ject oriented approach to 3D graphics[M].3rd ed.New-York:Kit-ware lnc Publisher,2003.
[6]Schroeder W,Martin K,Lorensen B.The Visualization Toolkit:AnObject Oriented Approach to 3D Graphics[M].3rd ed.NewYork:Kitware Inc Publisher,2003.
[7]Knott E F.雷达散射截面-预估、测量和减缩[M].北京:电子工业出版社,1988.
[8]袁苏民.基于PO技术快速分析电大复杂载体天线辐射特性[D].东南大学,2006.
复杂电磁暂态故障自动仿真方法 篇6
数字仿真成本低、灵活, 是分析研究电力系统电磁暂态过程的重要手段, 尤其在过电压防护与绝缘配合、输电线路新型继电保护与故障定位、灵活交流输电、次同步振荡等领域有着广泛的应用。随着硬件运算速度的提升、计算方法的完善、元件模型的丰富, 仿真复杂程度和计算规模均得以大幅提升。另一方面, 在校验保护算法原理、计算线路沿线过电压、优化控制器参数等方面, 针对同一模型下多参数 (故障位置、观测点、故障类型、故障角等) 变化的批量仿真的需求, 显得尤为迫切。
常用的电磁暂态数字仿真工具主要包括自编程序和以EMTP、EMTDC为代表专业仿真软件两大类。自编程序可灵活改动, 对解决单一问题, 可以方便地实现针对不同变量的穷举, 实现批量仿真。然而受规模所限, 难以搭建复杂的模型, 且由于缺乏友好的图形化人机接口, 工程人员难以快速掌握。PSCAD/EMTDC等商业仿真软件界面友好, 模型丰富, 仿真规模大, 且有外部扩展接口, 在电力系统中获得了广泛的应用, 特别是其中的动态调用机制、变参数多次运行等功能, 为参数的寻优提供了方便, 但该功能仅适于集中元件和控制器的参数, 无法应用于线路长度的变化;有学者亦针对免费的ATP-EMTP的变故障类型、故障角、故障电阻的自动运行方法开展研究。因而, 当前所有通用电磁暂态仿真软件仍无法实现输电线路不同故障位置以及沿线观测的批处理仿真, 对于统计沿线电压分布以及测试继保装置的动作特性, 必需手工变更故障位置和观测点, 进行大量重复、单调、耗时的仿真工作, 极大地影响了效率。以下先介绍了PSCAD/EMTDC的运行机制和多运行功能, 在此基础上, 提出一种动态修改线路长度, 动态调用计算内核, 实现交直流电磁暂态计算商业软件包 (PSCAD/EMTDC) 下对线路遍历的批处理仿真原理, 给出具体实现方法及应用实例。
2 PSCAD/EMTDC多次运行功能
2.1 PSCAD/EMTDC简介
PSCAD/EMTDC, 理论基础是基于Dommel网络求解方法及梯形隐式积分离散技术, EMTDC是计算内核, PSCAD是前端用户接口。不但可进行传统电磁暂态仿真, 在直流系统仿真方面更具有绝对的优势。
2.2 多次运行功能
多次运行功能是EMTDC的一大特色, 该功能使得对同一模型, 能够在每次运行中变更单个或多个参量 (如RLC值、控制变量、开关等) , 进行多次仿真, 得到对应的结果文件。可通过以下两种方式实现:
1) 使用Multiple Run组件。
2) 手工定义多次运行变量。每步计算时系统首先检测是否有用户自定义动态元件或外部接口程序, 修正等值注入电流源, 再进行网络求解、结果输出与保存, 完成完整的一仿真时长后, 判断是否为多次运行模型, 如果是, 修正变量, 进行下一次仿真。完整的EMTDC计算流程如图1所示, 以下称之为EMTDC内核。
以一简单例子说明多次运行功能, 系统模型如图2 (a) 所示, 线路发生故障时, 包含多次运行组件的仿真模型如图2 (b) , 在Mulitple Run模块内设定其输出为1维整型变量V1, 变化范围从1到10, 每次递增1, 分别对应于10种不同线路故障类型, 每次仿真记录线路三相电压, 使能端设置为有效, 则系统将自动运行10次, 遍历10种故障, 并记录每次仿真时数据。
可见, 多次运行功极大地提高仿真效率, 对于不同输电线路故障类型, 能够自动实现穷举, 并保存所需结果。遗憾的是, 由于EMTDC的执行过程中, 对输电线路采取的是在仿真前预处理的模式, 使得仿真过程中线路结构、长度均保持不变, 无法利用多次运行这一功能实现线路故障位置的遍历。虽然可通过将线路人为切割为若干段, 在每段连接点放置故障元件, 利用多次运行功能控制每次故障的投入来实现, 如图3所示。然而, 这种离散的切割不能过于精细, 否则将导致模型节点数剧增、开关控制难度加大, 严重耗费机时, 且无法实现沿线电压的观测。
3 PSCAD/EMTDC批处理仿真
由以上分析可知, PSCAD/EMTDC下的分布参数输电线路 (包括架空线、电缆) , 均是在仿真开始前进行预处理的。以架空线为例, 即通过PSCAD将输入的每条线路模型生成后缀名为.tli (架空线) 、.cli (电缆) 的数据文件, 并由名为Tline的线路参数计算程序读入该数据文件经计算得到后缀名为.tlo、.clo的线路参数矩阵, 之后调用EMTDC内核开始仿真计算, 此后过程中, 线路参数均保持不变。传统的仿真线路故障, 采用的是将线路一分为二, 在连接点出放置故障元件来实现, 如图4所示, 通过每次仿真前人为变更两段线路的长度l1、l2, 实现改变故障位置批量仿真。根据本文分析, 如果能找到线路对应的.tli数据文件中的线路长度所在位置, 动态修改其值, 继而调用一次EMTDC的计算内核, 再根据离散化的线路步长分别调整两段线路的长度, 实现变故障位置, 再次调用仿真计算, 如此反复, 就可以实现全线路故障位置的遍历, 同样地, 在连接点处放置电压测量单元, 亦能获得沿线的电压分布。
线路长度参数对应于线路模型生成为后缀名为.tli、.cli数据文件中Line Length (电缆为Cable Length) 一行, 该数据文件为ASCII码格式存储, 可由C++编程实现对两段线路长度的修改。进一步研究发现, 仿真模型连同EMTDC内核被系统编译链接形成可执行文件, 可在命令行窗口直接运行, 按提示输入仿真时是否从快照文件开始、仿真结果是否显示、是否保存、存储文件名等设置。这些人机交互可采用编程直接写屏代替人工输入, 亦可将每次待输入的参数依次逐行写入一文本文件, 利用如下type和管道命令实现:
type 文本文件名 | 仿真模型文件名.exe
每次仿真时, 还需利用程序实现动态修改仿真结果的存储文件名, 可按线路故障位置命名, 便于确定该数据所对应的仿真条件。
4 批处理仿真具体实现流程
1) 在PSCAD/EMTDC平台下搭建完整的系统仿真模型。
2) 确定需遍历的线路, 根据需要在线路分点处放置故障模型或电压测量模块。
3) 运行该仿真模型, 得到线路数据输入文件及该仿真计算模型的可执行内核文件。
4) 读取线路全长, 输入每次线路故障位置的变动步长。
5) 通过程序动态修改待遍历线路的两段线路数据文件中的线路长度, 并调用Tline计算线路参数。
6) 调用EMTDC内核, 更名保存计算结果。
7) 判断该条线是否遍历完成, 若否, 增加位置偏移, 返回步骤 (5) , 若是, 则遍历下一条线路。
8) 判断是否所有待遍历线路均完成, 若完成, 仿真结束。相应的流程图如图5所示。
在VC++ 6.0平台下编程实现步骤 (5) - (8) , 采用字符串函数和文件命令完成对.tli文件中线路长度的修改, 采用system () 函数运行Tline计算程序, 采用type+管道命令的方式实现EMTDC内核的调用。对该程序进行了大量测试, 与多次手动仿真的结果作对比, 表明所提方法可行, 有效。由于本文所提方法未破坏原有EMTDC的内核, 故不影响原有的多次运行功能的实现, 将多次运行功能与本文所提方法结合, 可实现几乎任意线路位置、不同故障类型、不同元件参数下的批处理仿真, 对架空线、电缆以及线缆混联线路都具有良好适用性。
5 应用实例
1) 线缆混联线路重合闸过电压计算。
线缆混联线路由于接线方式复杂, 难以解析过点压倍数, 采用本文所提遍历方法可以得到各情况下的沿线电压分布, 得到最大过电压倍数。
2) 输电线路行波智能测距。
利用本文所提方法能够快速生成不同故障距离、故障过渡电阻、故障角的大量训练样本。
以上的数据记录不仅适用于模拟量, 同样可应用于诸如校验保护动作逻辑、判断绝缘子是否闪络等开关量数据的记录。
6 结论
PSCAD/EMTDC具有友好的操作界面、丰富的元件模型、多样的外部扩展接口, 特别是其自带的Multiple Run组件, 能够改变参数值自动进行多次仿真, 在设计控制器参数、优化控制性能、计算统计过电压等应用时有着重要应用。
PSCAD/EMTDC中的Multiple Run组件不支持输电线路长度的动态改变, 采用本文所提的通过外部程序动态修改原始数据文件中的线路长度参数, 再调用EMTDC的计算内核, 并最终输出结果, 可以实现输电线路全线故障位置、观测点自动遍历以及数据结果的保存。
将PSCAD/EMTDC中自带的Multiple Run组件与本文所提的线路长度遍例方法相结合, 可方便地实现复杂电磁暂态自动、批量仿真, 极大提高效率。
摘要：分析了交直流电磁暂态计算商业软件包的执行流程, 提出了基于C++和PSCAD/EMTDC的联合电磁暂态批处理自动仿真方法。通过动态修改输电线路长度, 逐次调用EMTDC计算内核, 实现输电线路全线故障位置、观测点自动遍历以及数据结果的存储, 给出了完整的程序实现流程。
关键词：电磁暂态,自动仿真,批处理,沿线电压分布,线路遍历,PSCAD/EMTDC
参考文献
[1]司大军, 陈学允, 束洪春.复杂电力系统电磁暂态数字计算关键技术研究[J].电工技术学报2003, (2) .
[2]王庆平, 陈超英, 刘秀玲等.耦合双回线路任意点故障的仿真[J].电力系统自动化
电磁仿真 篇7
一、电磁仿真软件的介绍
目前, 在微波元器件的设计中应用得比较多的电磁仿真软件有HFSS、ADS、CST等。HFSS是一款基于有限元法的三维高频电磁仿真软件, 其设计界面比较直观, 绘图功能较强大, 该软件包括矩形、圆形、立方体、圆柱体等形状的模型, 而且可对模型进行旋转、平移、等操作, 学生在采用该软件进行建模时比较方便, 容易掌握其建模方法[2,3]。HFSS仿真软件具有自适应网格以及快速扫频等特点, 它适用于不均匀介质以及一些结构比较复杂的元器件的仿真计算。但是, 该软件在求解计算的时候需要对全空间进行网格划分, 对计算机的性能也提出了一定的要求。利用该软件对微波元器件进行仿真分析可以快速精确地得到微波元器件的S参数、端口特性阻抗、本征模等相关电磁参数。HFSS电磁仿真软件适合于求解微波元器件、微带无源电路、以及天线的辐射问题等。ADS仿真软件功能强大, 包含时域电路仿真、频域电路仿真、三维电磁仿真等, 它在射频微波电路的设计方面得到了广泛的应用[4]。利用该软件既可以进行微波无源器件的设计与分析, 还可以对微波有源器件进行设计和分析。在电磁场与微波技术的教学中, 当讲授到滤波器、功率分配器、耦合器等器件时, 可以让学生利用ADS软件来进行一些实例的设计与分析, 既可以帮助学生对这些器件的工作原理有更加深入的认识, 又可以让学生对实际的电路有一定的认识。同时, 还可以让学生基于这些器件的工作原理做一定的创新性设计, 设计出性能更加优良的器件, 并且采用ADS电磁仿真软件进行仿真计算, 验证相关结果的正确性。CST是一款三维电磁仿真软件, 它能够提供无源微波器件和天线的仿真计算, 通过该电磁仿真, 可以得到S参数、天线方向图等相关电磁参数[5]。该软件的设计界面也比较直观, 绘图功能较强大, 学生在学习该软件时较容易上手。
二、微带线的电磁仿真
微带线在微波元器件的设计中具有较为广泛的应用, 其结构如图1所示。图1中灰色部分为金属导体, 上面是宽度为w的导体带, 下面为接地板;中间空白部分是厚度为h, 相对介电常数为εr的介质材料。以εr=9.6, h=0.8mm, w=0.79mm的介质材料为例, 利用电磁仿真软件对该结构进行仿真计算, 端口为50Ω, 得到的S曲线如图2所示。学生在利用电磁仿真软件做该设计分析时, 还可以改变w参数的值, 去观察相关特性的变化。当把导体带的宽度w变为0.2mm时, 得到的S曲线如图3所示。从图3可以看出, 此时S参数发生了变化。此外, 还可以考虑加入介质损耗角正切来进行仿真分析, 观察相关特性的变化, 若在w=0.79mm的情况下, 加入介质损耗角正切tanδ=0.2时, 得到的S曲线如图4所示。由以上仿真结果可以看到, 当改变微带线的相关参数时, 其S曲线会发生相应的变化。在教学中, 可以让学生利用电磁仿真软件对微带线做相关的仿真计算, 并分析得到的结果, 加深学生对微带线电磁特性的理解。将电磁仿真软件应用于电磁场与微波技术的教学中, 不仅可以帮助学生更好的掌握电磁场与微波技术的基础理论, 还可以培养学生的创新能力。
参考文献
[1]黄玉兰.电磁场与微波技术 (第二版) [M].北京:人民邮电出版社, 2012.
[2]李明洋, 刘敏.HFSS电磁仿真设计从入门到精通[M].北京:人民邮电出版社, 2013.
[3]李明洋.HFSS天线设计 (第二版) [M].北京:电子工业出版社, 2014.
[4]冯新宇, 寇晓静.ADS射频电路设计与仿真入门及应用实例[M].北京:电子工业出版社, 2014.
[5]金明涛.CST天线仿真与工程设计[M].北京:电子工业出版社, 2014.
[6]周雪芳, 钱胜.仿真软件在《微波技术与天线》实验中的应用[J].实验科学与技术, 2013, 11 (3) .
电磁仿真 篇8
电磁阀的工作过程涉及多个物理场,故障率较高且成因复杂,对其实施检测诊断比较困难。通过建立准确的仿真模型来对电磁阀的工作机理进行描述,能够为检测诊断提供理论依据[2],文献[3—5]分别采用AMEsim软件对几种不同类型的电磁阀进行建模仿真,文献[6]通过对电磁阀动力学仿真,分析了不同参数对电磁阀换向的影响,文献[7]则通过仿真建模探讨了振动参数和结构参数对电磁阀动态特性的影响规律。文献[8]中对电磁阀9种中位机能进行的测试,得到了不同中位机能对电磁阀综合特性的影响。但现有文献对故障状态下阀芯运动的动态特性研究较少,尤其缺少针对参数变化对电磁阀阀芯运动影响的对比分析,难以直接指导电磁阀的故障诊断。
本文以电磁阀故障辨识为目标,通过对阀芯运动的机理分析,运用AMEsim软件建立电磁换向阀的模型[9]。采用独立调参法,分析了三种典型参数变化对阀芯位移的影响,并进行了试验验证。
1 电磁阀模型的建立
为了对三位四通电磁换向阀进行仿真,本文以AMEsim软件为平台,采用软件自带的电磁库(electro mechanical)和液压库(hydraulic component design)构建三位四通电磁换向阀模型,如图1所示。图1中各部件名称及功能如表1所示。
2 模型仿真结果及分析
利用图1所示模型,采用独立调参法,分别改变电磁阀线圈电压路损、弹簧刚度和油液黏度进行仿真。
给励磁线圈加载驱动电压时,有时会出现路损故障,导致驱动电压过低。调整模型的输入电压分别为24 V、16 V、12 V,模拟路损故障,仿真结果如图2所示。
由图2可见,当输入电压从24 V下降到12 V时,阀芯的开口度明显减小。这与电磁阀的运动机理是相符的:当励磁线圈回路电压降低时,磁通量减小,使电磁力变小。而电磁力是阀芯的主要驱动力,电磁力的减小直接导致阀芯运动加速度减小,同时克服复位弹簧的力减小会导致阀芯位移变小。
调整模型中两侧弹簧刚度系数分别为8 000N/m、6 000 N/m、4 000 N/m,模拟电磁换向阀弹簧老化故障。仿真结果如图3所示。
由图3(a)可以看出,在输入信号强度相同时,弹簧刚度大的电磁阀阀芯位移小。当弹簧的弹簧刚度强时阀芯位移适当,但当弹簧老化,弹簧刚度降低时会导致阀芯位移过大,或者产生较大的振动,对液压系统整体安全性产生影响。由图3(b)可以看出,输入同样地正弦信号后,由于弹簧刚度的不同,响应的频率与输入的频率不同。弹簧刚度大的换向阀频率变化较小能更好的响应输入信号。而弹簧刚度较小的换向阀,频率变化较大。
调整模型中液压油黏度系数系数分别为0.6N·s/m、0.7 N·s/m、0.8 N·s/m,模拟电磁换向阀油液变质。仿真结果由图4所示。
通过图4可以看出,当黏度系数发生较大改变时,对阀芯位移的影响十分小。由此可知,不同的黏度系数的液压油对电磁换向阀的阀芯运动影响较小。
3 仿真模型的试验验证
3.1 液压试验台原理
为了对上述模型进行验证,本文设计了专用的液压试验台,原理如图5所示。其中4为液压泵驱动电机,电磁换向阀2控制液压缸的伸缩,调节溢流阀6控制液压缸的背压,通过流量传感器9、10、11、12与压力传感器13、14、15、16监测电磁换向阀2的进出油口流量与压力,17为阀芯位移传感器,用来检测阀芯的位移量。
1为液压缸;2为三位四通电磁换向阀;3为液压泵;4为电动机;5、7为滤油器;6为溢流阀;8为油箱;9、10、11、12为流量传感器;13、14、15、16为压力传感器;17为位移传感器
3.2 试验验证
通过改变电磁换向阀的输入电压的方式来模拟路损故障。经滤波去噪后试验结果如图6所示。
将图6所示试验数据与图2所示仿真结果进行对比分析,此处仅列出标准差这一重要的统计指标,结果如表2所示。
由表2试验数据知,随着电压的减小,在相同的时间内阀芯的位移量有明显的减小。对表2内试验与仿真数据对比,阀芯位移标准差相对误差最大值在励磁线圈阻抗为16 V时出现,为8.2%,说明模型可以预测路损情况下阀芯的动态响应。
更换不同刚度的弹簧后对电磁阀进行试验,经滤波去噪后试验结果如图7所示。
将图7所示实测数据与图3所示仿真结果进行对比分析,结果如表3所示。
由表3分析后可知,当弹簧刚度下降时,阀芯位移随着弹簧刚度的减小而增大。图7(b)中3个峰值的横坐标同为:x=0.990 9;纵坐标由大至小分别为:y1=0.001 411、y2=0.001 123、y3=0.000 969 8。由此可知,主频率并没有改变,改变的是主频率的能量。对仿真图像图3(b)进行计算后,发现即使在仿真的理想情况下,频率的改变量也十分小。所以说,当弹簧刚度下降时,对阀芯的位移有较显著的影响,但对频率响应的影响较小。对表3内试验与仿真数据对比,阀芯位移标准差相对误差最大值在弹簧刚度为4 000 N/m时出现,为7.99%,说明模型可以预测不同弹簧刚度下阀芯的动态响应。
分别对液压试验台加入3种不同粘度的液压油,并在相同工况下进行试验,经滤波去噪后阀芯位移如图8所示。
将图8所示试验数据与图4所示仿真结果进行对比分析,结果如表4所示。
由图8与表4分析后可知,在相同的输入下,随着油液黏度的增加,阀芯位移减小。但是,阀芯位移变化量较小。由表4可知,15号航空液压油与10号航空液压油相比,阀芯位移标准差减小了约0.279%,可见不同的粘度系数的液压油对阀芯的位移影响较小。阀芯位移标准差相对误差最大值在15号航空液压油时出现,为2.82%,说明模型可以预测不同液压油黏度系数下阀芯的动态响应。
4 结论
本文以三位四通电磁换向阀为研究对象。在AMEsim软件环境下,对电磁换向阀进行了建模,通过调参法模拟了不同条件对阀芯运动的影响,并通过试验验证了AMEsim模型。仿真及试验结果说明利用AMEsim软件对液压系统进行建模仿真具有准确、方便的优点。并得出以下结论:
(1)电磁换向阀路损增加时,会使阀芯位移减小,甚至无法完成正常的油路通断。
(2)电磁换向阀弹簧老化后,刚度变小,电磁力不变,导致阀芯位移增大,产生更大的振动,降低液压系统的安全性。弹簧老化后会导致响应频率变化,但是对频谱分布的影响很小。
(3)液压油的黏度对电磁换向阀阀芯的运动影响很小。
摘要：电磁阀是液压系统中的控制元件,其阀芯运动特性直接影响液压系统的工作性能。针对阀芯运动的动态特性建模是液压系统检测诊断领域的重要研究方向。以液压系统典型的三位四通电磁换向阀为研究对象,开展了基于AMEsim软件的建模、仿真分析与试验验证研究。在对电磁阀工作机理和各功能模块的分析基础上,利用AMEsim软件中的电磁库与液压库构建了电磁阀仿真模型,对影响电磁阀阀芯位移的主要因素进行分析,给出了不同的路损、弹簧刚度及液压油黏度对电磁阀阀芯位移影响的量化对比曲线;设计并搭建了液压试验台对模型进行验证。试验结果显示,实测数据与仿真结果符合良好,最大相对误差为8.2%。研究工作为电磁换向阀故障诊断和优化设计提供了模型与数据支持。
关键词：电磁阀,建模与仿真,阀芯位移,动态特性
参考文献
[1]蔡伟.液压系统非介入式监测技术.北京:国防工业出版社,2014Cai Wei.The non-intervention monitoring technology of hydraulic system.Beijing:National Defense Industry Press,2014
[2] 杜金凤.螺纹插装电磁换向阀的设计与仿真研究.南京:南京理工大学,2013Du Jinfeng.Research on Threaded Cartridge Solenoid Valve Design and Simulation.Nanjing:Nanjing University of Science&Technology,2013
[3] 苏明,陈伦军.基于AMEsim的电磁高速开关阀动静态特性研究.液压与气动,2010;(2):68—72Su Ming,Chen Lunjun.Dynamic characteristic research of high speed on-off solenoid valve based on AMEsim.Chinese Hydraulics&Pneumatics,2010;(2):68—72
[4] 席建敏,何忠波,李东伟,等.基于AMEsim的超磁致伸缩高速响应电磁开关阀仿真.制造业信息化,2010;(12):55—58Xi Jianmin,He Zhongbo,Li Dongwei,et al.Simulation of the GMV based on AMEsim.Manufacturing Informatization,2010;(12):
[55] —58
[5] 苏龙龙,刘忠,聂松林,等.一种新型插装式水压电磁换向阀的仿真研究.机床与液压,2014;(3):149—156Su Longlong,Liu Zhong,Nie Songlin,et al.Simulation study on a new type of water hydraulic cartridge solenoid directional valve.Machine Tool&Hydraulics,2014;(3):149—156
[6] 李天伟,樊明波,王沛,等.液压系统电磁换向阀动力学特性仿真.舰船科学技术,2012;34(6):50—52Li Tianwei,Fan Mingbo,Wang Pei,et al.Simulation research of dynamics for solenoid value in hydraulic system.Ship Science and Technology,2012;34(6):50—52
[7] 胥景,杨忠炯,周立强,等.TBM掘进机电磁换向阀动态特性仿真研究.计算机仿真,2015;32(1):248—253Xu Jing,Yang Zhongjiong,Zhou Liqiang,et al.Reserch on dynamic characteristics of TBM solenoid directional valve.Computer Simulation,2015;32(1):248—253
[8] 郭彦青,付永领,祁晓野,等.电磁换向阀综合性能试验台研究.液压与气动,2014;(06):29—33Guo Yanqing,Fu Yongling,Qi Xiaoye,et al.Comprehensive Performance testing set for solenoid directional valve.Chinese Hydraulics&Pneumatics,2014;(06):29—33
扫一扫微信支付