深海机器人推进电机混沌现象研究

摘要

本文针对深海机器人推进电机系统混沌运行现象的发生、发现、预测、抑制和利用,从非线性混沌角度探讨其内在的原因和运动规律,取得了一些具有独特理论意义和有实用价值的研究成果.内容包括以下几个部分:第一部分改进最大李雅普诺夫指数法,提出一种新的基于全局变量的混沌预测方法,定义追踪矢量来构造全局算法,用于深海机器人推进电机系统混沌的诊断与预报.第二部分提供了混沌吸引子精细化观察、分析和应用的新工具.第三部分研究了深海机器人推进电机混沌控制技术,采用混沌系统自适应控制方法设计和构造了混沌控制器,使推进电机系统迅速摆脱混沌状态并彻底消除混沌现象,抑制效果显著.第四部分将混沌预报、混沌控制方法和混沌优化用于工程实际,提出推进电机系统设计的新思路,实现在避免和抑制混沌现象的条件下全局优化的目的.第五部分从多相推进电机系统的动力学模型出发建立状态方程,采用数字仿真方法分析运行特性,其结果得到实验验证.第六部分对磁场波形和转矩脉振进行计算和测试,探讨深海机器人推进电机振荡及不稳定运行的成因,指出进一步从混沌角度研究其性能规律的必要性.

目录

文摘

英文文摘

独创性说明及关于论文使用授权的说明

1绪论

1.1课题背景及选题意义

1.2课题国内外研究现状

1.2.1混沌概述

1.2.2混沌研究的常用方法

1.2.3电机系统混沌现象与研究

1.3论文主要工作

2深海机器人无刷推进电机振荡的成因

2.1电磁场分析计算与实验研究

2.1.1电磁场计算方法和实验装置

2.1.2励磁磁场计算和实验

2.1.3电枢磁场计算和实验

2.1.4合成磁场计算和实验

2.2电磁场分析计算与实验结果的定量评价

2.3磁场波形、转矩脉振与不稳定运行

3深海机器人无刷推进电机混沌运动

3.1深海机器人推进电机系统的动力学模型

3.1.1推进电机系统的动力学模型

3.1.2推进电机在坐标变换下的动力学模型

3.1.3电子变流器的数学模型

3.2动力学模型的数值求解与实验

3.3深海机器人推进电机系统的混沌现象

3.3.1深海机器人推进电机的混沌模型

3.3.2动力系统混沌现象研究的直接观测法

3.3.3发现深海机器人推进电机的混沌现象

4无刷推进电机系统的混沌吸引子特征

4.1混沌吸引子的可视化描述

4.1.1混沌吸引子流图和吸引域

4.1.2混沌吸引子的吸引盆和异宿轨迹

4.2混沌吸引子的Poincare映射

4.2.1 Poincare映射分析法

4.2.2推进电机系统Poincare映射

4.3混沌吸引子的功率谱分析

4.3.1功率谱分析法

4.3.2推进电机系统的功率谱

5深海机器人无刷推进电机混沌预测与抑制

5.1混沌的预测

5.1.1混沌预测的可能性与重要性

5.1.2混沌预测的基本方法

5.1.3李雅普诺夫(Lyapunov)指数

5.1.4重构动力系统相空间和预报模式

5.1.5全局最大李雅普诺夫指数法

5.1.6深海机器人推进电机混沌预测

5.1.7全局预报新方法的特点

5.2混沌运动的抑制

5.2.1混沌抑制的必要性与可行性

5.2.2深海机器人推进电机混沌抑制

6混沌理论在深海机器人推进电机中应用

6.1推进电机的结构形式

6.2混沌理论在无刷推进电机设计研制中应用

6.2.1设计阶段无刷推进电机的混沌预报

6.2.2推进电机系统混沌抑制的仿真研究

6.2.3受控推进电机系统的Poincare映射

6.2.4受控推进电机系统的功率谱

6.3无刷推进电机混沌优化设计与样机研制

结论

参考文献

在学研究成果

致 谢