兵工学报

殷敬伟，刘强，陈阳，朱广平，生雪莉

2016, 37(5): 769-777. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.001

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为解决主动声纳系统易暴露、隐蔽性差的问题，提出一种基于海豚whistle信号的仿生主动声纳隐蔽探测技术。在发射端将线性调频探测信号隐蔽在海豚whistle信号中，设计了一种主动声纳的仿生隐蔽探测信号，该信号与海洋中的海豚哨叫声十分相似，可以利用海洋中的生物环境噪声实现主动声纳的隐蔽探测。在接收端选用自适应相关器作为主动声纳的时域处理器，自适应相关器对海洋环境有较强的匹配适应能力，可以自动匹配海洋信道，有效抑制多途扩展损失，相较匹配滤波器有更高的信噪比处理增益，有助于实现远距离探测。仿真和海试结果表明，基于海豚whistle信号的仿生主动声纳隐蔽探测技术具有良好的隐蔽性和有效性。

电磁发射用13MJ脉冲功率电源系统研究

张亚舟，李贞晓，金涌，罗红娥，田慧，栗保明

2016, 37(5): 778-784. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.002

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随着电磁发射技术的发展，对脉冲功率电源特性的要求也越来越高，需要脉冲电流具有兆安级幅值、数毫秒脉宽、上升快速且有平顶波特点，为此研制了1套13 MJ、额定工作电压10 kV 的电容储能型脉冲电源。电源系统采用多模块并联结构，由13个储能1 MJ脉冲成形子系统组成，每个子系统包含20个50 kJ脉冲电源模块，单个模块短路放电电流最大可达65 kA；充电系统由基于串联谐振变换器的高压充电机组成；控制系统具有两级控制结构，使用同步编码信号对各电源模块进行时序放电控制；测量系统采用PXI系统，主从式网络结构，可满足分布式测量需求。系统在模拟负载上进行了性能测试，在电磁发射装置上进行了实验研究。实验结果表明，13 MJ脉冲功率电源系统输出电流波形灵活可调、可靠性高，可以满足电磁发射实验的需求。

弹性翼S-C型末敏弹气动特性研究

吕胜涛，刘荣忠，郭锐，马晓冬

2016, 37(5): 785-790. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.003

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采用双向流体-固体耦合方法对无伞末敏弹进行气动弹性分析，研究了末敏弹尾翼在气动力作用下的变形规律，并对尾翼变形后的末敏弹系统进行气动特性分析，总结了末敏弹气动参数、尾翼挠曲变形随运动攻角的变化规律。研究结果表明，末敏弹的阻力系数和转动力矩系数均随着攻角的增大呈先增加、后减小的趋势，升力系数则随着攻角的增大呈单调递增趋势；自由飞行试验结果显示，与刚性翼末敏弹相比，弹性翼末敏弹的气动参数仿真值与试验值更为贴近。

基于模糊综合评判的无线电引信抗干扰性能评估

李月琴，闫晓鹏，杭和平，邵明刚

2016, 37(5): 791-797. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.004

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如何客观、准确和定量地对无线电引信的抗干扰能力进行评估是无线电引信技术领域中的重要课题。根据无线电引信抗干扰性能的特点分析了影响无线电引信抗干扰性能的因素，设定了基于功率、时间、效率和干扰信号的8个无线电引信抗干扰性能评估指标，搭建了评估指标体系结构。根据评估指标体系结构建立基于模糊综合判定的评估模型，并对模型中的因素集、因素权重集、隶属函数等关键因素进行分析和确定。通过实例验证了该方法的可行性，为解决无线电引信抗干扰性能评估这一难题提供了一种新的方法。

结构尺寸对固体燃料冲压发动机燃速影响的仿真研究

巩伦昆，陈雄，周长省，李映坤，朱敏

2016, 37(5): 798-807. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.005

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为研究结构尺寸对固体燃料冲压发动机燃速的影响规律，采用3阶单调迎风（MUSCL）重构方法，AUSMPW+通量分裂格式，k-w SST湍流模型，7组分3反应有限速率化学反应模型以及2阶矩湍流燃烧模型，编制了二维轴对称湍流燃烧仿真程序，研究入口直径、药柱直径、喷喉直径以及相似结构尺寸对燃速的影响规律。仿真结果表明：入口直径以及药柱直径影响较大，相似结构尺寸的影响相对较小，喷喉直径几乎没有影响；固体燃料冲压发动机结构尺寸影响燃速的主要机理是湍流黏性的变化以及火焰面位置的变化；突扩比对燃速起着关键的作用，燃速与突扩比近似呈线性关系。

串联随进弹侵彻预开孔靶弹道轨迹的数值模拟

邓佳杰, 张先锋, 陈东东, 郭磊, 何勇

2016, 37(5): 808-816. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.006

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利用移动载荷自定义程序的弹-靶分离方法，并结合Forrestal半经验靶体阻力函数，开展了串联随进弹侵彻预开孔靶弹道轨迹数值模拟。在实验验证计算模型及自定义程序可靠的基础上，研究弹-靶轴偏置、倾角、攻角等对串联随进弹侵彻弹道轨迹的影响规律。研究结果表明：弹-靶轴偏置、倾角、攻角等因素对弹体的弹道轨迹及侵彻深度影响显著；预开孔孔道具有一定的引导侵彻作用；在弹-靶轴偏置、倾角及攻角的共同影响下，随进弹侵彻预开孔靶存在着跳飞可能。

铝基水反应活性材料制备及其性能研究

王传华，郭晓燕，邹美帅，杨荣杰

2016, 37(5): 817-822. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.007

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为提高铝粉与海水的反应效率和速率，在惰性氛围下，采用高能球磨法通过多次变速循环工艺制备得到了铝基水反应活性材料。通过扫描电子显微镜、热重分析仪、比表面测试等分析表征材料的微观结构和氧化性能；采用自主设计的金属/水反应装置，实时记录铝基水反应金属材料与海水反应产生的氢气量，研究铝基水反应活性材料的活性。研究结果表明：高能球磨能提高铝基材料与海水的反应活性，铝粉经过球磨后反应效率达到原先的2倍；球磨过程中添加剂铋的添加能进一步提高铝基水反应材料的活性；反应总产率能够达到71.2%，其快速期氢气产生反应速率为210.7 mL/(min·g)。制备的铝基水反应活性材料在高能水反应金属燃料推进剂和制氢领域都具有应用价值。

高聚物粘结炸药铣削时的边缘崩块形成机理分析

谢凤英，张丘，刘维，黄交虎，唐世龙

2016, 37(5): 823-828. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.008

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针对高聚物粘结炸药边缘质量的控制与优化问题，采用显微摄像和扫描电子显微镜，研究奥克托今基某高聚物粘结炸药件铣削时边缘崩块的宏观与细观特征及其形成机理。研究结果表明：大切深下铣削边缘产生向工件内部扩展的断裂裂纹而出现边缘崩块，控制切深不大于0.1 mm时可以获得较好的边缘完整性；崩块区域的损伤炸药颗粒以穿晶断裂和孪晶分裂方式破坏，因而完整的炸药颗粒较少；裂纹扩展至自由表面时拉应力与剪应力起主导作用，产生沿晶裂纹、粘接剂开裂以及坑窝等损伤。

鸭式布局双旋稳定弹强迫运动理论研究

常思江，王中原，刘铁铮

2016, 37(5): 829-839. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.009

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为深入理解鸭式布局双旋稳定弹的动力学特性，对前体鸭舵周期性干扰引起的强迫运动进行了理论研究。建立一个简化七自由度飞行动力学模型，利用双旋稳定弹的横向运动方程组，在小攻角条件下推导出线性攻角运动模型，得到周期性舵控作用强迫项对应特解的具体表达式。通过对攻角快、慢圆运动角频率及强迫振幅变化特性在不同条件下的仿真分析，讨论该强迫运动的共振条件，分析舵面偏转角、舵面位置和极转动惯量比对共振幅值的影响。对大攻角条件下的前体转速闭锁问题进行初步分析，导出了该弹发生转速闭锁的稳定方位角及临界攻角表达式。

基于扰动观测器的高超声速飞行器递阶滑模控制

陈辰，马广富，孙延超，李传江

2016, 37(5): 840-850. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.010

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针对存在扰动、执行机构死区非线性以及系统不确定性的高超声速飞行器巡航飞行纵向通道模型，提出了带有新型非线性扰动观测器的递阶滑模控制器。递阶滑模控制器采用多层终端滑模面的回归结构，能够保证系统跟踪误差在有限时间内收敛到0. 将执行机构的死区非线性简化为输入的未知扰动，对于系统中存在的由扰动和不确定性产生的复合扰动，设计了新型非线性扰动观测器，补偿作用避免了通过增大系统增益提高控制系统抗扰动性能，同时观测器可以对死区非线性产生的系统扰动进行观测，消除死区非线性对控制系统的影响。理论证明了观测值误差为渐进收敛。基于Lyapunov理论对带有扰动观测器的综合控制系统进行稳定性证明。理论分析和仿真结果表明，该控制策略对高超声速飞行器具有较好的控制作用。

基于多输入多输出雷达发射方向图综合的波形设计

黄中瑞，周青松，张剑云

2016, 37(5): 851-858. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.011

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针对多输入多输出（MIMO）雷达发射方向图匹配时阵元功率不均匀和发射波形存在较高峰均比等缺点，提出了一种新的MIMO雷达发射方向图综合方法。构造一组基矩阵，将协方差矩阵的求解等效为基矩阵系数的寻优问题，在简化寻优模型的基础上进一步将其转化为一个凸优化问题，以便采用原对偶内点算法进行有效求解；在基矩阵中引入单位矩阵，以保证发射阵元满足等功率辐射要求，同时将尺度因子作为变量进行联合寻优，克服优化方向图对期望波束模值的依赖，解决二者增益不匹配引起优化误差变大的问题；在得到发射波形的协方差矩阵后，利用矩阵分解和交替迭代法设计发射波形，每次迭代过程中利用凸优化理论对发射波形的模值上界进行严格约束，有效减小发射波形的峰均比。仿真实验表明，合成的发射方向图在有效地逼近期望波束的同时大大降低了发射波形的峰均比。

电磁力减振过渡过程的机理研究

张辉, 范宝春, 刘梦珂

2016, 37(5): 859-865. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.012

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电介质溶液中，电磁场产生的电磁力可以控制流体的运动。将其用于钝体绕流时，可以抑制分离和消除涡街，从而达到减振的目的。为了研究电磁力减振的过渡过程，将指数极坐标系建立在运动的圆柱上，推导了运动坐标中，基于涡生振荡并考虑电磁力的涡量-流函数守恒方程及其初始和边界条件，圆柱表面的水动力表达式以及圆柱振荡方程。对圆柱从静止开始振荡，到发展为稳定振荡状态，然后又在电磁力作用下衰减，直至成为新的稳定态发展过程进行了计算和讨论，描述了圆柱振荡、脱体涡街和能量传递的发展过程，以及升阻力相图的连续变形和漂移。结果表明：圆柱振动的诱因在于流动分离产生的尾涡诱导的升力周期变化；圆柱表面附近分布的切向电磁力可以有效改变边界层附近流体的流动，抑制流动分离，从而使流场趋于对称，消除升力的周期振动，最终抑制圆柱的振动甚至在电磁力较大时可以消除振动。

强光干扰高温稀疏体系辐射能量计算方法研究

史要涛，陈守谦，万子南，李韬，张爱红，范志刚，于翠萍，于创利

2016, 37(5): 866-871. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.013

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强光干扰辐射能量是强光干扰源设计的关键参数，干扰效果一般依托于辐射能量的大小。在假设强光干扰燃烧产物为稀疏体系的前提下，提出一种强光干扰辐射能量计算方法。该方法稀疏体系在空间上进行分层，体系内每个金属氧化物颗粒作为灰体辐射源，对颗粒的辐射能量进行计算，并考虑各层间的热量传递以及体系内金属燃烧化学反应，统计从体系表面出射的辐射力，得到体系的辐射能量。以Al和KClO₄作为燃烧剂对提出的计算方法进行了仿真验证，仿真结果与文献［1］中实验结果良好吻合。提出的辐射能量计算方法可为强光干扰源及红外诱饵弹等辐射问题的研究提供参考。

钨颗粒增强铝/聚四氟乙烯材料的冲击反应特性

任会兰，李尉，刘晓俊，陈志优

2016, 37(5): 872-878. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.014

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针对模压烧结法制备的4种不同配比的铝/钨/聚四氟乙烯(Al/W/PTFE)反应材料，采用分离式霍普金森压杆加载方法和高速摄影技术研究其冲击反应特性。实验结果表明：随着W含量的增加，反应材料的屈服强度和破坏强度提高；反应材料的应力-应变曲线分为弹性阶段、硬化阶段和破坏阶段，动态压缩特性具有明显的应变率效应；Al/W/PTFE反应材料的冲击反应过程可分为变形、破坏和燃烧反应；Al/W/PTFE反应材料中增加W含量，提高了材料的反应应变率阈值和比能量阈值。

SiC单晶切割过程中接触弧长建模与实验

王嘉宾，李淑娟，梁列，汤奥斐，麻磊

2016, 37(5): 879-887. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.015

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SiC单晶具有良好的物理和机械性能，广泛应用于大功率器件和集成电路行业，但因高的硬度和脆性，使其切割、研磨和抛光加工过程成为难点。在固结金刚石磨粒的线锯切割SiC单晶过程中，由于受各种因素的影响，使得切割力呈动态变化，而影响切割力的直接因素就是工件与线锯之间的接触弧长。根据线锯和工件的运动过程，分析接触弧长产生的过程，建立往复式线锯切割过程中接触弧长的数学模型，并对该过程中实验和仿真产生的误差进行了分析。以单颗磨粒的切深为基础，确定模型中的切削深度。仿真和实验结果表明，建立的模型可以较准确地预测不同工艺参数下的接触弧长。

镍基合金蜂窝材料冰固持条件下的超低温铣削研究

王凤彪，侯博，袁凯，吴迪，周连杰

2016, 37(5): 888-894. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.016

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由于低刚度航天用薄壁镍基合金蜂窝材料在机械加工后常伴有卷曲、开焊、塌边等缺陷，故需改进其固持和加工方法。将该材料进行冰固持方法处理，采用数控铣床进行高速超低温加工。分析蜂窝铣削性能和加工缺陷产生原因，揭示冰固持超低温铣削机理。试验结果表明：相比于传统固持加工方式，冰固持超低温铣削后，蜂窝表面质量有很大提高，相关加工缺陷得到了有效抑制，切削深度对表面质量影响较大；获得了加工参数对铣削力影响顺序：切深最大，可提高3倍，其次为主轴转速，进给速度最小。该方法提高了蜂窝强度，改善了断屑方式。冰固持超低温工艺为面内径向等效强度小、低刚度薄壁金属蜂窝材料的高效加工提供了新方法。

超声辅助磨削陶瓷材料的裂纹产生与扩展仿真研究

梁志强，田梦，王秋燕，王西彬，周天丰，吴勇波，焦黎

2016, 37(5): 895-902. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.017

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基于光滑质点流体动力学(SPH)法，研究超声磨削陶瓷材料过程中磨粒冲击工件的裂纹产生及扩展情况，揭示不同超声冲击速度下材料的去除特性及表面层损伤规律。仿真结果表明：磨粒以不同速度压入工件一定深度后，工件开始产生侧向裂纹和径向裂纹；随着冲击速度的增大，工件材料受冲击部位周围的局部崩碎现象明显减少，产生侧向裂纹时磨粒压入工件的临界深度减小，而产生径向裂纹时的临界深度无明显变化。磨粒压入工件的深度增加，观察两种裂纹的扩展情况发现：冲击速度提高，侧向裂纹扩展速度变慢、尺寸减小，而径向裂纹则无明显变化。证实了随着冲击速度的提高，即超声效果加强时，工件的塑性域去除范围增大，但不会引起表面层损伤增大，最终表面质量得到提高。

基于刀具失效率的换刀策略研究

王新刚，吕春梅，赵玉倩，陈晓明

2016, 37(5): 903-908. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.018

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将影响机加工艺可靠性的主要因素刀具的失效率作为研究对象，将刀具的切削参数作为随机变量，以最大似然估计为基础，结合可靠性分析方法，建立机加工艺系统的动态可靠性数学模型，推导各工序刀具的失效率计算公式。在此基础上，以刀具失效率为判据，建立了如何确定被更换刀具的工序及换刀时间的方法。研究结果表明，当整体工艺流程系统可靠度低于某一阈值时，即可确定更换刀具的时间，再应用刀具失效率模型，就能够迅速找出失效率最大的工序所使用的刀具，并及时更换，从而确保刀具在失效之前满足工艺可靠性要求，最大限度地利用刀具，减少换刀次数，降低成本，从而保障整体工艺系统的高可靠性。

电磁驱动式引信过载试验装置中的电磁防护研究

王文豪，毕世华，向红军

2016, 37(5): 909-915. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.019

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利用电磁驱动技术可模拟引信发射过程中的高过载环境，但其工作过程中产生的磁场会对被试引信产生不利影响，因此需对被试引信采取电磁防护措施。介绍了电磁驱动式引信过载试验装置的组成和工作原理，设计了被试引信电磁屏蔽罩的结构；构建了电磁驱动式引信过载试验装置的仿真模型，对比分析了不含屏蔽罩、含铝制屏蔽罩、铝钢复合屏蔽罩下引信区域的磁场强度。研究结果表明：在1 ms时刻，在不含屏蔽罩、含铝制屏蔽罩、含铝钢复合屏蔽罩3种情况下，被试引信处的最大磁场分别为1.54 T、0.17 T、4.2×10^-5 T，铝钢复合材料防护罩对被试引信具有更好的防护效果。

考虑预防性维修的备件需求量计算模型

胡起伟，贾希胜，赵建民

2016, 37(5): 916-922. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.020

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备件是装备使用与维修的重要物质基础，是影响装备寿命周期费用的重要因素。针对传统备件需求量计算模型未考虑预防性维修需求的问题和不足，以工龄更换维修策略为例，建立考虑预防性维修的备件需求量计算模型，提出基于离散法的模型求解算法。通过具体算例对模型的应用方法和效果进行了验证，并与传统的备件需求量计算模型进行了对比分析。研究结果表明：传统备件需求量计算模型存在很大误差；预防性维修策略下备件需求量计算模型能够显著提高备件需求量计算的准确性，不仅可以对任意周期长度的备件需求量进行计算，而且还可以用于分析装备寿命周期备件保障费用。

基于准信息熵的测试性D矩阵故障诊断新算法

田恒，段富海，江秀红，桑勇

2016, 37(5): 923-928. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.021

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测试性D矩阵包含系统故障与测试的所有信息，是测试性分析的核心。正确处理D矩阵能极大地提高故障诊断的效率。在继承D矩阵传统处理算法优点的基础上，引入局部信息熵算式，提出一种准信息熵测试性D矩阵故障诊断新算法。新算法结合全局和局部两类寻优算法的特点，具有全局寻优和局部寻优的能力，并与传统算法具有相同的适应性。通过两个实例验证了新算法的有效性，表明新测试性D矩阵故障诊断算法具有减少诊断步数、诊断时间和诊断费用等优点。

基于改进经验模式分解算法的实时滤波新方法

黄静，李长春，延皓，杨雪松，李竞

2016, 37(5): 929-935. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.022

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由于电液伺服系统本身的特点使某些干扰信号频段与正常信号的频段很靠近，普通数字滤波器很难起到较好的作用。为了能够精确过滤这些干扰信号，改进了Hilbert-Huang变换中所提出的经验模式分解(EMD)算法，扩展了极值点的定义，给出了插值判断条件，新增了分解结束判断条件。改进后的EMD算法对电液伺服系统信号有更好的包络效果、更佳的分解效果和更快的分解速度，可以满足实时滤波要求。将基于改进EMD算法的实时滤波器应用于实际的电液伺服控制系统后，同普通数字滤波器和原EMD算法进行对比，其结果验证了该滤波器的滤波效果优于普通数字滤波器，计算效率得到提高。

非协同方式多微小型飞行器区域覆盖多目标的弹道建模与设计

都业宏，郁浩，张军，李杰，徐兴建

2016, 37(5): 936-944. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.023

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为提高微小型飞行器（MAV）群对作战目标侦察攻击的适应能力，建立多MAV非协同方式区域覆盖多目标问题模型。应用云模型模拟MAV的起飞点坐标值，应用蒙特卡洛方法模拟起飞方向角度值，建立与问题模型相关的目标区域模型、MAV探测模型、起飞点模型、初始飞行方向模型和弹道模型。为提高优化设计效率，在对期望覆盖率指标进行了稳定性分析的基础上，确定计算期望覆盖率的最小模拟次数。应用多目标遗传算法对建立的多目标问题模型进行了求解，得到了非协同方式条件下多MAV区域覆盖的弹道设计方案。从MAV的探测半径与目标区域半径的比例关系出发，对这些方案适于解决的问题进行了分析。该弹道降低了MAV控制难度，兼顾了覆盖率、MAV数量和航程3个目标。

基于粗糙集-逼近理想解排序的辐射源威胁排序方法

杨远志，王红卫，索中英，陈游，范翔宇

2016, 37(5): 945-952. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.024

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将辐射源威胁评估作为多属性决策问题，提出逼近理想解排序（TOPSIS）法与粗糙集（RS）理论相结合的算法，构建一套完备的辐射源威胁等级排序模型，解决在没有先验信息条件下实时定量衡量辐射源威胁程度。针对TOPSIS方法中构造标准化决策矩阵时数据赋权的主观局限，运用粗糙集理论计算评价指标与评判结果的粗糙依赖度，确定评价指标权重，规避主观赋权的片面性。仿真结果与原始数据相符，证明所提方法的有效性，进一步量化威胁程度，有助于更精细准确排序。该方法具有工程实用价值，可以运用于辐射源威胁评估。

永磁同步电机控制系统带过调制的弱磁控制策略研究

涂群章，林加堃，曾繁琦，邹世超，陆影

2016, 37(5): 953-960. doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.025

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永磁同步电机控制系统在实际应用中，复杂多变的工况对电机的响应需求是不同的。为了拓宽电机控制系统的调速范围，且满足系统对转矩响应能力和大转矩输出特性的要求，在弱磁控制策略的基础上引入过调制方法，将其应用于永磁同步电机控制系统，并进行仿真和实验研究。结果表明，相比于无过调制的弱磁控制策略，带过调制的弱磁控制策略能使系统在调速过程中充分利用直流母线电压，从而提高了转矩响应和大转矩输出能力，缩短了转速响应时间，同时电机的工作效率符合应用要求。

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