喷管化学反应流的对角化点隐式法求解

采用弱耦合对角化点隐式方法的ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ格式,求解喷管的粘性化学反应流动,解决了控制方程组的刚性问题,又大大减少了常规点隐式方法中求逆矩阵的大量工作。对液氢液氧火箭发动机,采用６种组分、８个反应有限速率的化学反应模型和Ｂａｌｄｗｉｎ－Ｌｏｍａｘ代数湍流模型,得到流场参数在喷管中的分布。计算结果表明,采用对角化点隐式方法求解化学反应喷管粘性流动能提高计算效率。     

同伦算法在单位乔量法定轨中的应用

本文提出一种由三个观测方向确定卫星初轨的方法，在该法中卫星轨道直接由六个经典轨道根数表示。轨道根数的求解涉及对冗余非线性方程组的求解，结合同伦方法基本思想和冗余非线性方程组的最小二乘广义逆，本文给出了该卫星定轨的同伦求解法。初步仿真计算表明，同伦求解法较其它传统的非线性方程组求解法在全局收敛方面具有优越性，同时也就表明该定轨法是切实可行的。值得指出，本文方法很容易扩展到Ｎ（Ｎ〉３）个观测方向确定卫     

多项式模型方次与参数同时估计的正交化法

本文提出多项式模型方次与参数同时估计的一种方法。利用切比雪夫多项式使矛盾方程组系数矩阵正交化,利用Householder变换直接解矛盾方程组,尽可能降低病态条件数,提高了计算精度。同时,通过对信息矩阵的适当排列,在估计参数的过程中得到各次模型所对应的最小二乘估计的残差平方和,从而实现了模型方次和参数的同时估计。     

发动机亚定故障方程组整体优化解分布函数模型

提出了求解发动机亚定故障方程组整体优化解的分布函数模型.该模型利用一种可以控制自变量数值在整体解中分布的分布函数与亚定故障方程组的残差平方和构成复合目标函数,同时以物理合理性准则作为约束条件,构成一个非线性规划问题.分布函数模型可以在小于、等于特别是大于故障方程个数的各种复杂情况下给出全面的故障诊断信息,从而为目前迫切需要解决的发动机性能监控与故障诊断中在测量参数不足的情况下,对发动机进行全面性能诊断的技术难题提供出一种切实可行而又十分有效的数学模型.首次提出了作为评价发动机全面性能诊断算法有效性指标的相似度的概念,并且以JT9D发动机全面性能诊断问题为例,利用Monte Carlo随机模拟方法确定了分布函数模型可以达到的相似度值.研究结果表明,分布函数模型的相似度可达0.9以上.还利用JT9D发动机的实际故障样本对分布函数模型进行了检验.     

化学非平衡解耦算法精度分析及其改进

模拟化学非平衡流问题涉及到流动方程和化学反应方程两部分的求解,流动方程组中包含所有组元的偏微分方程,导致求解变量成数量级增加,点隐算法和全隐算法在求解源项刚性问题时,通常会涉及到矩阵求逆运算,这些因素带来的巨大计算量限制了隐式算法在复杂工程问题中的应用。1993年刘君提出了化学非平衡流解耦算法,将控制方程组分解为流动和化学反应两部分,流动方程的求解采用冻结流假设来描述流体微团沿流线的运动过程,化学反应方程的求解描述流体微团在随体坐标系下发生绝热、定容的爆炸过程。结合解耦算法和有限体积法的特点对这种解耦算法进行改进,提出的优化算法不需要求解组元变量所对应的偏微分方程组,只求解由5个基本变量构成的,形式上与量热完全气体近似的偏微分方程组,通过对比计算结果发现优化算法可以显著地提高计算效率。同时,将精细积分方法应用于化学非平衡流问题的求解中,通过与传统的VODE方法和α-QSS方法对比发现,精细积分方法的鲁棒性更优、精度对时间步长不敏感,适当的选取时间步长,可以充分发挥精细积分方法的优势。     

液体火箭发动机流路系统性能可靠性预估

针对液体火箭发动机流路系统性能可靠性试验难度大、成本高的问题,提出一种基于随机仿真方法的流路系统性能可靠性预估方法。根据发动机流路系统平衡关系建立静态方程组,得到了发动机流路系统初始参数与性能参数之间的对应关系,建了立动力平衡仿真模型进行验证;通过已验证的动力平衡仿真模型,研究了初始参数给定随机偏差下性能参数的对应偏差分布。结果表明方法可以得到单一或多个初始参数同时产生随机偏差的不同工况下,性能参数对应的偏差分布,完成性能可靠性预估。     

改进的电热除冰系统的仿真方法

建立了电热除冰系统矩形微段的二维简化物理模型，采用焓法模型建立相变导热问题的微分控制方程，用控制容积法对该模型的控制方程及其边界、初始条件进行离散，使用块修正技术对原有的离散方程组的求解方法进行了改进，得到各个时刻的温度分布及冰的融解情况。计算结果与国外文献结果吻合，验证了改进的算法和程序的正确性。并计算分析了时间步长的选择、网格的划分对计算结果的影响。     

发动机全面性能诊断的随机搜索模型

提出了求解发动机亚定故障方程组整体优化解的随机搜索模型。该数学模型可以在同时发生的故障模式的数目小于、等于、特别是大于测量参数个数的各种复杂情况下给出全面的故障诊断信息。以JT9D发动机全面性能诊断问题为例,利用随机模拟样本对随机搜索模型的诊断有效性进行了评估,并且利用JT9D发动机的24个实际故障样本对随机搜索模型进行了检验。研究结果表明,利用4个测量参数可以对发动机主要部件同时发生的6～10个故障进行诊断。诊断有效性指标可达0.89～0.94.     

关于一维非定常气—固二相流特征理论的讨论

本文研究了一维非定常气－固二相流的特征，对于目前常用的、包含一定近似的运动方程组，它有两个虚部很小的复根，研究表明这种很小的虚部出现与方程中引人的近似有关。从十多个算例的结果看，这样的虚部不影响人们在工程计算中该方程组求解初值问题。     

基于Broyden算法的航空发动机气路故障诊断

针对基于Kalman的故障诊断算法响应速度慢、多故障诊断及非设计点诊断精度低的问题,提出一种基于改进Broyden算法求解方程组的航空发动机气路故障诊断方法。针对涡轴发动机,以模型输出跟踪发动机输出为准则确定3个方程,结合发动机模型中的2个平衡方程,构建气路故障诊断方程组,通过改进Broyden算法求解方程组以获得部件性能退化因子及模型猜值。数字仿真结果表明,所提出的基于Broyden算法求解方程组的航空发动机气路故障诊断方法,在包线内的单故障和多故障诊断稳态误差均小于0.35%,且诊断过程算法单步运行最大耗时小于2ms,具有良好的实时性,远优于Kalman滤波方法,验证了算法的先进性。     

ARMAX模型参数估计的新两步法

 本文提出了一种ARMAX模型参数估计的新两步法。这种方法与其它递推估计方法（如增广矩阵法,极大似然法,Durbin两步法、三步法等）比较,具有较好的收敛特性,对参数的估计,特别是对C参数的估计比较精确,这是利用其它方法,一直未能很好解决的一个难题。     

基于二阶鲁棒滑模观测器的民用涡扇发动机气路故障诊断

针对状态估计器在航空发动机气路参数估计中响应迟缓、鲁棒性不强等问题,以未知输入重构的思路,提出了一种基于Super-twisting滑模观测器的航空发动机气路故障诊断方法。通过将健康参数考虑为未知输入,设计滑模切换项重构健康参数的变化量,由于避免了状态估计器设计中健康参数导数为零的假设,本文的方法在处理突变故障时拥有更快的响应速度。针对鲁棒性问题,提出了一种新的故障向量增广形式,通过将扰动项增广至健康参数向量中,观测器的重构信号能够同时估计出健康参数变化量以及扰动项的大小,实现扰动与部件故障的解耦,从而避免了不确定项对健康参数估计结果的影响。本文建立了民用涡扇发动机包线范围内的线性变参数模型,通过不同故障模式下的数值仿真,并与状态估计器比较,验证了方法的有效性。结果表明,设计的滑模观测器具有小于0.5%的估计误差,有效地提高了气路健康参数的估计速度,增强了对不确定性的鲁棒性。     

多维动态参数的多层Bayes融合估计

在多维动态参数的分层模型下，运用多层Bayes估计方法和离散线性模型状态估计方法，给出了动态参数的Bayes融合估计，并以飞行器试验分析的一些例子，说明方法的运用。     

A new remaining useful life estimation method for equipment subjected to intervention of imperfect maintenance activities

As the key part of Prognostics and Health Management (PHM), Remaining Useful Life (RUL) estimation has been extensively investigated in recent years. Current RUL estimation studies considering the intervention of imperfect maintenance activities usually assumed that maintenance activities have a single influence on the degradation level or degradation rate, but not on both. Aimed at this problem, this paper proposes a new degradation modeling and RUL estimation method taking the influence of imperfect maintenance activities on both the degradation level and the degradation rate into account. Toward this end, a stochastic degradation model considering imperfect maintenance activities is firstly constructed based on the diffusion process. Then, the Probability Density Function (PDF) of the RUL is derived by the convolution operator under the concept of First Hitting Time (FHT). To implement the proposed RUL estimation method, the Maximum Likelihood Estimation (MLE) is utilized to estimate the degradation related parameters based on the Condition Monitoring (CM) data, while the Bayesian method is utilized to estimate the maintenance related parameters based on the maintenance data. Finally, a numerical example and a practical case study are provided to demonstrate the superiority of the proposed method. The experimental results show that the proposed method could greatly improve the RUL estimation accuracy for the degrading equipment subjected to imperfect maintenance activities.     

Levy 方法的改进

由于Levy方法简化了指标函数,并采用经典的最小二乘法,用于估计系统传递函数的参数,受实验数据误差影响大。基于Levy方法但保持原来的指标函数,提出一种改进的增量迭代算法和正交最小二乘法,仿真结果表明,该算法具有良好的收敛性,并使系统参数估计精度较Levy方法有明显的提高。     

结构陶瓷高温蠕变参数最优估计

本文在原有弯曲蠕变变形分析方法的基础上,发展了一种普遍可行的不对称弯曲梁蠕变应力分析数值方法。并应用最优化方法建立了一种新的稳态蠕变参数估计方法。      

基于优化最小二乘支持向量机的小样本预测研究

统计学中的预测问题主要是通过对已知数据的分析,找到数据内在的相互依赖关系,从而获得对未知数据的预测能力。该文提出了最小二乘支持向量机参数优化方法———多层动态自适应优化算法,构建了基于最小二乘支持向量机的预测模型,并对Ti 26合金的性能预测进行了研究。结果表明:优化的最小二乘支持向量机具有优秀的小样本数据学习能力和预测能力。     

Generalized input-estimation technique for tracking maneuveringtargets

A new input estimation technique for target tracking problem is proposed. Conventional input estimation techniques assume that the target maneuver level is constant within the detection window, which has been the major drawback of the techniques. The proposed technique is developed to overcome this drawback by modeling the target maneuver as a linear combination of some basic time functions. The resulting algorithm has a generalized formulation including earlier works on input estimation. A detection performance of the proposed algorithm is analyzed by investigating the detection sensitivity according to the selection of maneuver models and other design parameters such as the detection window size, measurement noise level, and sampling step size. A computer simulation study shows that the estimation performance of the proposed algorithm is comparable to Bogler's input estimation method while the computation time is greatly reduced     

薄壁结构双侧异步激光喷丸强化试验研究

航空发动机压气机叶片是典型薄壁结构,通过激光喷丸强化在叶缘引入残余压应力,是提高其抗异物撞击能力,延长疲劳寿命的有效途径。为解决双侧同步强化方法存在的材料层裂损伤风险的问题,提出薄壁结构双侧异步激光喷丸强化方法。试验研究发现:单侧薄壁激光喷丸试验中,光斑功率密度的改变会使薄壁结构相对于激光入射方向呈现"∧"或"∨"两种扭曲变形趋势;另一面采用同样参数进行激光喷丸后,扭曲变形会恢复;合理采用激光喷丸参数,双侧异步激光喷丸强化与同步强化相似,可以在两侧表面均得到残余压应力场,并且扭曲变形能满足形状精度要求。     

鲁棒EKF在脉冲星导航系统中的应用

针对脉冲星导航系统的滤波问题,传统的扩展卡尔曼滤波(EKF)算法存在不能克服系统模型存在不确定性参数以及乘性噪声等缺陷,提出一种鲁棒EKF算法。首先,分析了状态预测误差方程和估计误差方程,利用统计学原理,得到了状态预测方差矩阵和状态估计方差矩阵计算等式。由于系统模型存在不确定性参数,状态预测协方差矩阵和状态估计协方差矩阵无法计算;因此,利用4个重要矩阵不等式,分析并找到预测方差矩阵和状态估计方差矩阵的上界。最后,利用状态估计误差协方差矩阵上界设计状态增益矩阵,使得状态估计协方差矩阵的迹最小。将该算法对脉冲星导航系统进行仿真,仿真结果验证了所提算法的有效性。