统一混沌系统的指数型超曲面terminal滑模同步控制

讨论了一类统一混沌系统的指数型超曲面terminal滑模控制同步问题,并且针对初始状态离原点的不同,设计了3种超曲面,使得在系统初始状态远离平衡点和接近平衡点的情况下,均能较快地实现同步,从而弥补了接近平衡点收敛速度慢的不足。而且由于指数自适应环节的引入,使得滑模面的形式得到统一与简化,收敛性能得到进一步优化。最后仿真结果表明了该方案的有效性。     

小型化平台温度场研究

在惯性平台系统中,仪表对温度的敏感使得系统热设计及热分析技术越来越重要。本文以小型化平台系统为研究对象,基于FLUENT软件建立了系统的温度场分析模型,采用流固耦合传热的方法,得到了台体温度平衡点及系统的温度场分布规律,为后续的温度场摸底实验及平台系统温控设计提供参考。     

固定翼双旋弹动力学分岔特性分析

针对一种滚转稳定的固定翼双旋弹,对其非线性动力学进行了分岔特性分析,并在此基础上研究了各系统参数对其动力学分岔特性的影响。根据固定翼双旋弹非对称的特点,通过数值计算方法研究其飞行过程中平衡点随同向鸭翼安装角的变化规律,通过系统的分岔图得知系统具有三组稳定平衡点,其中只有一组平衡点为理想可行的稳定平衡点,因此需限定同向鸭翼安装角的范围以使固定翼双旋弹保持稳定飞行。在此基础上针对固定翼双旋弹弹道修正组件周期旋转和转角固定两种工作模式,通过各系统参数下的系统分岔图总结了固定翼双旋弹结构及气动力参数对其动力学系统分岔特性的影响。仿真结果表明,固定翼双旋弹的各气动力参数及飞行速度均对系统的分岔特性具有较大影响,应合理选定这些系统参数以使其具有良好的气动特性。     

一类具有饱和功能性反应的食饵-捕食者系统的定性分析

研究了具有饱和功能性反应的食饵—捕食者两种群模型:dxdt=xg(x)-yφ(x),dydt=y[-d eφ(x)]。分析了该系统的平衡点的类型,及平衡点稳定性。运用Du lac函数法,得到了系统不存在极限环的充分条件。运用Pioncare-Bendixson环域定理,证明了该系统存在极限环的充分条件。     

一类非线性系统的混沌控制

 描述航天器、陀螺和气浮台等刚体姿态运动的欧拉动力学方程，是一个具有广泛代表意义的三阶非线性方程。当该方程中的参数取不同值时，可得到著名的Lorenz系统、Rssler系统、Newton-Leipnik系统、Chen系统及Lü系统。在不同的外力矩作用下，该动力学系统会呈现出相当复杂的动力学行为。从该系统中，发现了一大类新的混沌吸引子。本文分析了这一类混沌吸引子具有的共同特征，并采用基于输出反馈的PI型控制器将一种新的混沌运动稳定于指定平衡点。仿真结果表明，该控制器能够有效地抑制混沌，能将系统稳定于任意指定的不稳定平衡点。     

欠驱动船舶的光滑时变全局渐近镇定

研究了欠驱动船舶的镇定问题。首先,通过恰当的坐标变换将整个动态系统转换成级联结构的非线性系统;其次,利用backstepping使得最后要镇定的问题变成一个3阶链式无漂移系统的镇定;再次,设计了光滑时变的反馈控制律,使系统全局渐近稳定到期望的平衡点。文章的设计方法是系统的,采用的技术都是现有的一些方法,主要是Lyapunov分析、级联方法、backstepping和坐标变换。仿真结果表明了该方法的有效性。     

中央开槽箱梁颤振非线性特性和振动分叉现象及其机理

为探究超大跨度缆索承重桥梁在大攻角范围内的颤振稳定性，通过节段模型风洞试验对中央开槽箱梁在风攻角±10°范围内的颤振非线性特性和振动分叉现象及其机理进行了研究。结果显示：当风攻角为-2°～10°时，节段模型系统未发生颤振；当风攻角为-3°和-4°时，观察到了含振动分叉的非线性颤振现象，且起振幅值随风速的增加而减小；当风攻角为-5°～-10°时，颤振无需人工激励就会自动发生。两种非线性颤振均为弯扭耦合颤振，并最终做极限环振动。非线性颤振的起振风速随着负攻角的增大而减小，耦合程度随着折减风速的增加而增加。系统等效阻尼比-振幅曲线可以很好地解释非线性颤振机理，曲线的零点为系统平衡点，其中斜率为正的零点为稳定平衡点，对应稳态振幅；斜率为负的零点为不稳定平衡点，对应起振振幅。对于含振动分叉的非线性颤振，系统存在一个稳定平衡点和一个不稳定平衡点；而对于无需人工初始激励的非线性颤振，系统只有一个稳定平衡点。     

基于LMI的二冲程发动机转速鲁棒PI控制

针对某型航空用二冲程发动机,用逐步回归的方法建立发动机非线性稳态模型,在平衡点附近进行泰勒级数展开,得到了发动机在平衡点附近的线性模型;基于线性矩阵不等式(LMI)的方法进行鲁棒控制算法研究,得到了鲁棒PI控制参数,实现了系统的鲁棒控制;基于模糊T-S模型并行分配补偿控制策略,设计了控制算法切换策略.经系统仿真和发动机台架实验验证,在负载11%的扰动下转速控制精度稳定在2.3%之内,控制器对于外界干扰有较强的鲁棒性,得到了期望的控制效果.      

一级倒立摆的三维模糊组合变量控制

倒立摆系统是多变量、非线性、强耦合、自然不稳定系统.推导了单电机控制的一级倒立摆的数学模型,并对倒立摆系统在平衡点附近进行了可控性研究.在此基础上,运用三维模糊组合变量控制一级倒立摆,仿真结果证明该控制方法的有效性.     

改进跟踪微分器设计

通过非线性和线性连续函数的恰当组合,使构造的奇次指数幂且连续的跟踪微分器函数的系统状态,无论在远离还是接近平衡点位置都能快速收敛。设计的跟踪微分器满足全局渐进稳定,仅收敛于一个平衡点。此外,由于未使用切换函数,也不存在抖振现象。计算机仿真表明,改进跟踪微分器跟踪效果优于经典的非线性跟踪微分器,且跟踪给定系统的状态变量与真实状态变量的响应高度吻合。     

受约束多刚体系统动力学的计算机辅助分析

 以Newton-Euler法为基础建立了受约束多刚体系统动力学的一种新的递推算法,采用奇异值分解(SVD)对约束系统动力学方程缩聚求解。编制了计算机辅助分析通用程序CADACMS。     

Future Directions in Automation and Robotics for Manufacturing

The current emphasis on designing flexible manufacturing systems, particularly in the electronics manufacturing industry, is bringing automation and robotics technologies to the factory at increasing rates. The rate of advance in these technologies raises serious concerns among engineers and managers about how to proceed in building modern manufacturing systems. A large portion of this uncertainty results from the difficulty of fitting technological advances into the existing models of manufacturing. What is needed is a new framework within which to perceive automation and robotics which will permit the adoption of more encompassing design strategies and principles to be followed in the practice of modernizing and maintaining advanced electronics manufacturing systems. This paper provides a framework that might be adopted to structure new strategies for incorporating automation and robotics in manufacturing. The approach is one that we at SRI have found useful in considering automation and robotics issues for the NASA Space Station and other complex systems which need to incorporate new technologies throughout long lifetimes. These same issues are becoming increasingly important in electronics manufacturing system design and development.     

Use of MOBITEX wireless wide area networks as a solution toland-based positioning and navigation

The emergence of land-based positioning and navigation systems is the direct result of advancements in technologies relating to geographic information, wireless data communication, and navigation. The increasing demand for these systems has stimulated their rapid development. This paper identifies the wide variety of land-based positioning and navigation systems and classifies them into five groups. The basic system elements that are required in all land-based positioning and navigation systems are also discussed. A proposed system infrastructure that supports the five types of land-based positioning and navigation systems is described. The specific technologies integrated in this proposed infrastructure include the Global Positioning System (GPS), differential GPS, and the MOBITEX wireless wide area packet data networks. Real-time wireless mobile data communication is a key component of any land-based positioning and navigation system. Finally, the evaluation criteria necessary for field testing a pilot land-based positioning and navigation system are presented. This pilot system is used to determine the feasibility and effectiveness of the proposed system design     

轴流压缩系统动态失速的简化模型

在原Moore-Greitzer模型的基础上,发展了一个描述轴流压缩系统动态失速过程的一阶非线性模型。该模型耦合了旋转失速和喘振,并考虑了旋转扰动波中高阶谐波分量的影响,可用于详细分析旋转失速/喘振的动态特性、由失速状态退出的恢复特性,及系统参数的影响等。     

风洞试验绳牵引并联支撑技术研究进展

新型飞行器的研制越发强调先进的飞行性能,这对风洞试验模型支撑技术提出了高的要求,为扩展风洞试验的能力,迫切需要研究新型的智能支撑技术。绳牵引并联支撑是基于机器人技术的一种新型机构,具有刚度较大,动态性能良好等优点,为风洞试验提供了一种新的手段。首先,全面论述了绳系支撑在风洞试验中的应用,并给出动态分析;进一步根据绳牵引并联支撑技术的特点,将其分为可实现受迫运动的冗余约束支撑,以及可实现受迫+自由运动的欠约束支撑;其次,重点阐述了冗余约束与欠约束两类支撑系统的若干关键技术问题及其研究进展;最后,指出绳牵引并联支撑技术的发展方向是具有可重构性和智能化。可为绳牵引并联支撑技术在风洞试验中的工程应用提供一定的理论指导与技术支持。     

Designing a parallel, distributed test system

The increasing use of parallel architectures and networking technologies has enabled test systems to break free from their traditional structure. Today's systems run multiple parallel tasks, distribute testing among many computers, and publish live data through the Internet to achieve faster performance, better reliability, and increased connectivity with enterprise-wide systems. Specifically, software technologies and techniques will be examined for developing and running parallel, distributed automated tests and distributing test data between applications or across the Internet. If used correctly, the result of these techniques is a higher performance, more robust test system. In addition, we will examine technologies that make creating these parallel, distributed systems possible for not only the advanced test program developer, but also the novice user     

嵌入式数字信号并行处理技术研究

推动嵌入式数字信号并行处理技术发展主要涉及三个领域的技术:处理器技术、系统的拓扑结构和互连协议。对三项关键技术相关领域技术发展的内容、技术优缺点、技术应用和发展趋势进行了分析。以此为基础,提出了某嵌入式数字信号并行处理模块的设计实现方案。系统具有高速信号处理能力、高速数据传输能力、互连拓扑结构灵活、易扩展、支持容错/重构等特性。     

基于数值微分计算的SERF原子自旋惯性测量动态仿真

基于量子调控技术的SERF原子自旋惯性测量仪表与传统惯性测量仪表相比,具有精度高、无活动部件、对加速度不敏感等优点,被公认是下一代高精度惯性测量的发展方向。分析了SERF原子自旋惯性装置Bloch微分方程组模型下磁场、激光、角速度输入对碱金属电子极化率和惰性气体核子极化率的影响。针对实验条件下原子系综Bloch微分方程组难以解析求解的问题,基于可变阶次数值微分计算,建立了相应的Simulink模型对实验条件下的原子系综进行数值求解,并分析了极化率对光场、磁场、角速度输入的瞬态响应与稳态响应。仿真结果与理论计算结果相吻合,验证了Bloch方程数值求解的可行性与准确性。该方法可得到惯性测量系统的动态响应,可用于模拟复杂输入下的SERF原子自旋惯性测量系统的输出响应。     

基于曲面主方向的正交系的非完整基理论及其在流体力学中的相关应用

本文将微分几何中光滑曲面上局部存在的基于主方向的正交系联系于张量分析中的非完整基理论,以此为曲面与其邻域上的张量场场论提供了一种新方法,称为基于曲面主方向的正交系的非完整基理论。这种场论方法,基于基面的沿主方向的参数坐标,然后沿基面的法方向进行空间延拓,以此获得基面邻域内的完整的正交系。对此引入非完整基理论,可得所有的非零Christoffel符号直接对应为基面或者当地曲面的主曲率或者测地曲率,因而张量场的各种微分算子相对于曲面的主方向与法方向展开,所得分量表达式仅含物理量与曲面曲率。由此不仅可以清晰地展现曲面几何特征与物理量/物理过程之间的关系,而且所获得的分量表达式形式上最为简单。另一方面,经典的诸如柱坐标系、球坐标系等正交系也隶属基于曲面主方向的正交系,从而本文方法可以统一相关正交系下的张量场场论。作为应用,本文推导了可变形曲面上涡量、涡量法向梯度与变形率张量的表达式,曲面上流体边界层方程的分量方程,曲面介质相关守恒律方程等。     

Neural networks in nonlinear aircraft flight control

This paper describes an approach for incorporating a neural network with real-time learning capability in a flight control architecture. The architecture is also applicable, in general, for the control of processes described by nonlinear differential equations of motion in which there exists a control for each degree of freedom. The main features are that the defining equations of motion for the process to be controlled are poorly known with respect to their functional forms, and that the functional forms, themselves, may undergo sudden and unexpected variation. It is well known that such systems are difficult to control, particularly when the effect of the control action enters nonlinearly. Numerical results based on 6DOF simulations of a high performance aircraft are presented to illustrate the potential benefits of incorporating neural networks as a part of a flight control system architecture