【摘要】：高空核電磁脈沖、高功率微波等強(qiáng)電磁脈沖武器的應(yīng)用將嚴(yán)重威脅車輛的機(jī)動性與安全性。發(fā)動機(jī)系統(tǒng)是保障車輛動力性的核心,電磁脈沖可通過線纜傳導(dǎo)方式有效作用于發(fā)動機(jī)內(nèi)部電子零部件,導(dǎo)致車輛部分功能缺失甚至完全喪失機(jī)動能力。深入探究車輛發(fā)動機(jī)系統(tǒng)電磁脈沖效應(yīng),確定車輛線纜耦合電磁干擾,明確發(fā)動機(jī)敏感部件及主要電磁耦合途徑,預(yù)測強(qiáng)電磁脈沖環(huán)境下發(fā)動機(jī)系統(tǒng)失效概率,對指導(dǎo)車輛電磁防護(hù)設(shè)計(jì)具有重要工程意義。仿真計(jì)算與試驗(yàn)測試是研究強(qiáng)電磁脈沖環(huán)境下車輛效應(yīng)預(yù)測的重要手段。通過仿真確定車輛線纜耦合電磁干擾是發(fā)動機(jī)效應(yīng)預(yù)測的基礎(chǔ),但以往建立的復(fù)雜電磁干擾三要素預(yù)測模型難以描述線纜電磁響應(yīng)與線纜長度等關(guān)鍵參量間的復(fù)雜非線性關(guān)系,所建模型的通用性差。利用試驗(yàn)獲取發(fā)動機(jī)系統(tǒng)敏感度閾值能夠?yàn)榘l(fā)動機(jī)效應(yīng)預(yù)測提供數(shù)據(jù)支撐,然而系統(tǒng)級試驗(yàn)往往受場地和成本的限制,樣本數(shù)據(jù)有限,致使發(fā)動機(jī)失效原因尚不明晰。此外,受電磁干擾源位置、極化角度、部件敏感度等多種參量的影響,發(fā)動機(jī)系統(tǒng)電磁脈沖效應(yīng)中存在著大量的不確定性,導(dǎo)致發(fā)動機(jī)系統(tǒng)電磁脈沖敏感度預(yù)測困難。針對上述問題,本文以某民用轎車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)為研究對象,結(jié)合仿真手段預(yù)測車輛線纜耦合的電磁應(yīng)力,利用試驗(yàn)方法獲取發(fā)動機(jī)關(guān)鍵部件的敏感度閾值,最終建立預(yù)測模型實(shí)現(xiàn)車輛發(fā)動機(jī)系統(tǒng)電磁脈沖效應(yīng)預(yù)測。論文的主要內(nèi)容和貢獻(xiàn)如下:(1)提出了一種基于自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)的車輛線纜電磁干擾預(yù)測方法,實(shí)現(xiàn)車外電磁干擾和車內(nèi)串?dāng)_情況下車輛線纜耦合干擾的預(yù)測。結(jié)合電磁場理論和早期測量數(shù)據(jù),確定車輛線纜耦合電磁干擾的關(guān)鍵影響因素,采用CST仿真分析各因素影響下車輛線纜耦合電磁干擾的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,考慮電磁脈沖入射參數(shù)的隨機(jī)性,得到線纜耦合電磁干擾的概率密度函數(shù)、均值、標(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計(jì)特征。篩選關(guān)鍵參數(shù)作為預(yù)測因子和預(yù)測對象,利用自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)構(gòu)造輸入預(yù)測因子和輸出預(yù)測對象之間的映射關(guān)系,建立車輛線纜電磁干擾預(yù)測模型。并以高空核電磁脈沖為例,說明了模型建立和預(yù)測的全過程,驗(yàn)證了模型的有效性和適用性。(2)進(jìn)行了發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的電磁脈沖效應(yīng)試驗(yàn)和失效分析。依據(jù)發(fā)動機(jī)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu),以保障發(fā)動機(jī)正常工作的關(guān)鍵部件為試驗(yàn)對象,搭建發(fā)動機(jī)部件級和系統(tǒng)級電磁脈沖注入試驗(yàn)平臺,設(shè)計(jì)點(diǎn)火器驅(qū)動控制電路。獲取了點(diǎn)火器、噴油器、進(jìn)氣壓力傳感器和氧傳感器的電磁敏感度,建立了部件失效概率與線纜耦合感應(yīng)電壓的關(guān)系曲線,監(jiān)測了發(fā)動機(jī)喘振、熄火等故障狀態(tài)時轉(zhuǎn)速傳感器、點(diǎn)火器、噴油器等關(guān)鍵受擾部件的信號波形。結(jié)合發(fā)動機(jī)工作原理和效應(yīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù),從信號角度入手分析了部件受擾對子系統(tǒng)及發(fā)動機(jī)正常功能的影響,明確發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的失效原因。(3)提出一種基于分層貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的車輛發(fā)動機(jī)系統(tǒng)電磁脈沖敏感度預(yù)測方法,從概率角度考慮電磁干擾源位置、極化角度、部件敏感度等參量的隨機(jī)性,估計(jì)發(fā)動機(jī)系統(tǒng)在強(qiáng)電磁脈沖作用下的失效概率。該方法利用事件樹理論對電磁脈沖傳播過程建模,確定系統(tǒng)周圍電磁環(huán)境的風(fēng)險概率,運(yùn)用電磁拓?fù)淅碚摲治霭l(fā)動機(jī)系統(tǒng)電磁耦合途徑。考慮同層單元失效的相關(guān)性,以分層貝葉斯網(wǎng)絡(luò)為框架融合事件樹和電磁拓?fù)淅碚摻l(fā)動機(jī)系統(tǒng)電磁脈沖敏感度預(yù)測模型,并推導(dǎo)了部件級至系統(tǒng)級的失效概率計(jì)算公式。最后以高空核電磁脈沖為例,說明了發(fā)動機(jī)電磁脈沖敏感度預(yù)測模型的參數(shù)獲取方法和模型計(jì)算過程,并以超寬帶高功率微波為例說明了預(yù)測模型的適用性。
【圖文】：

圖 2.1 HEMP 輻照下的車輛線纜理論可知，車輛線纜電磁脈沖響應(yīng)計(jì)算涉及的物源參數(shù)：入射角 、方位角 、極化角 、峰值線參數(shù)：線纜長度L、距車底高度h、終端阻g 、相對介電常數(shù)rg ；3）響應(yīng)參數(shù)：線纜終端數(shù)可以分為非隨機(jī)參數(shù)和隨機(jī)參數(shù)兩種。其中，的影響是確定的，二者間符合某種函數(shù)關(guān)系，而影響是不確定的。為此，篩選影響線纜耦合電磁子，并選取能夠表征線纜上電磁能量耦合程度的篩選：車輛線纜電磁響應(yīng)主要受線纜長度L、距 、極化角 的影響，將上述隨機(jī)參數(shù)作為預(yù)測

1.2 電磁脈沖下線纜電磁響應(yīng)規(guī)律分析針對外部電磁干擾源，分析入射角、線纜長度等因素影響下線纜終端耦合電壓的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，并得到同時考慮入射角、方位角、極化角影響下線纜終端峰值電壓的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。1）仿真模型建立以某民用車為對象，高空核電磁脈沖為電磁干擾源建立仿真模型，受擾線置在車輛駕駛艙內(nèi)，如圖 2.2 所示。（a）某民用車外殼模型 （b）車內(nèi)受擾線纜放置情況
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U464

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孫守紅;郭立紅;葛欣宏;;瞬變電磁場輻照下液晶顯示模塊的電磁兼容預(yù)測[J];光學(xué)精密工程;2014年12期

2 李永明;楊娜;鄭亞利;汪泉弟;俞集輝;鄭春旭;;汽車不均勻線束串?dāng)_特性預(yù)測的改進(jìn)方法[J];重慶大學(xué)學(xué)報(bào);2012年06期

3 李永明;曾鉉;鄭亞利;汪泉弟;俞集輝;;模糊推理在導(dǎo)線間串?dāng)_預(yù)測中的應(yīng)用[J];重慶大學(xué)學(xué)報(bào);2011年06期

4 鐘龍權(quán);馬弘舸;;偏最小二乘回歸在微波效應(yīng)預(yù)測中的應(yīng)用[J];強(qiáng)激光與粒子束;2011年05期

5 陶建義;陳越;;外軍高功率微波武器發(fā)展綜述[J];中國電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào);2011年02期

6 阮存軍;劉濮鯤;高懷林;;高功率微波定向能車輛阻停系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用[J];微波學(xué)報(bào);2010年S1期

7 李慧梅;唐彥峰;劉祥凱;邢文華;;電磁脈沖武器對車輛裝備的損傷效應(yīng)研究[J];裝備環(huán)境工程;2010年03期

8 高印寒;馬喜來;陳如娜;;基于模糊推理的汽車電磁兼容預(yù)測技術(shù)[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2006年03期

9 韓峰,王建國,焦李成;模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電子器件微波易損性評估中的應(yīng)用[J];強(qiáng)激光與粒子束;2004年07期

10 方進(jìn)勇,王建國,喬登江;模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在微波效應(yīng)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J];強(qiáng)激光與粒子束;2002年02期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 王震;車輛發(fā)動機(jī)系統(tǒng)電磁脈沖效應(yīng)研究[D];吉林大學(xué);2017年

2 趙輝;復(fù)雜車輛線纜電磁效應(yīng)研究[D];吉林大學(xué);2015年

3 曾德龍;汽車電子設(shè)備電磁損傷機(jī)理及損傷閾值研究[D];吉林大學(xué);2012年

4 梁U，

本文編號：2600075