航发叶片机器人磨削颤振检测方法

针对机器人磨削航发叶片过程中末端执行器颤振检测不及时的问题,提出一种基于排列熵的磨削颤振检测方法。利用滑动窗口算法计算颤振原始信号的连续排列熵值,通过排列熵经验阈值0.95判断机器人末端是否发生颤振。其中,采用基于序数模式的排列熵算法,很大程度上提高了排列熵特征的提取效率。当信号长度为10000时,所提出算法的排列熵的计算时间减小到约0.25 s,比传统排列熵算法的计算时间减小了一个数量级。数值模拟及试验结果表明,所提出的方法可以在颤振爆发前约0.48s检测出颤振,为采取颤振抑制措施争取了更多的反应时间。     

基于样本熵的空中交通流复杂性分析

空中交通流具有复杂非线性特征,时间序列是研究空中交通流的有效手段。为了定量计算空中交通流的复杂程度,剖析空中交通流的复杂机理,进而为空中交通流的建模、预测和管控提供科学依据,首先阐述了样本熵和多尺度样本熵的计算方法,接着采集三亚01,02,04号扇区连续28天的实际运行数据,构建了空中交通流时间序列,然后基于样本熵计算了时间序列的复杂度,并分析了不同参数的影响。计算结果表明:02号扇区交通流最复杂,04号扇区次之,01号扇区复杂性最小;样本熵和多尺度样本熵可以定量分析空中交通流时间序列的复杂性,且对时间序列长度依赖性小。     

柔性接头有效摆心漂移特性

设计了带缠裹式防热套的柔性接头,弹性件和防热套材料均采用硅橡胶.研究了柔性接头有效摆心和几何球心的关系,采用2阶四项式Mooney-Rivlin模型模拟弹性件的本构关系,利用ANSYS软件分别仿真计算柔性接头在压强为0,9MPa下不同摆角条件的有效摆心和几何球心漂移,得到了两者的漂移包络线,把仿真的有效摆心漂移结果与试验测量值进行比较,并利用间隙碰撞试验验证了几何球心漂移仿真结果的准确性,在此基础上研究了有效摆心漂移的原因.结果表明:摆心包络线的仿真结果与试验结果吻合较好,有效摆心和几何球心是两个不同的概念,柔性接头的有效摆心漂移在半径为2.5mm,高为1.4mm的圆柱包络面内,而几何球心的漂移在半径为0.013mm,高为0.6mm的圆柱包络面内,有效摆心漂移是由接头各层增强件和弹性件的变形不同引起的.      

基于平滑先验分析和排列熵的滚动轴承故障诊断

由于机械系统的复杂性,滚动轴承振动信号的特征信息表现在不同尺度上,因此需要对振动信号进行多尺度分析。基于此,提出一种基于平滑先验分析(Smoothness priors approach,SPA)和排列熵(Permutation entropy,PE)的滚动轴承故障诊断方法。该方法首先采用平滑先验分析方法代替传统的时间序列分解方法对滚动轴承信号进行分解,得到轴承信号的趋势项和去趋势项;其次,分别计算趋势项和去趋势项的排列熵值;最后,将排列熵值作为特征向量,输入基于粒子群优化支持向量机建立的分类器。将该方法应用于滚动轴承实验数据并进行对比分析,结果表明,在训练样本数为每类50%的条件下,该方法的故障诊断正确率比PE和经验模态分解-PE分别高出12.5%和3.125%。     

基于样本熵的语音信号检测算法

船舶自身发出的巨大噪声,严重影响了通讯设备通讯端船舶工作者的正常语音交流和通讯,须要进行语音信号增强,将语音信号从背景噪声中检测分离出来。为此,文章在分析语音信号与船舶背景噪声信号时域序列复杂性基础上,提出基于信号序列样本熵的语音信号检测算法。该算法将含噪信号进行分帧后,首先计算每帧信号的样本熵,并根据自适应预设阈值对信号进行初始判断；然后,利用信号通常持续一定时间的连续性,对信号初始判断进行平滑,得到信号的最终判别类别,实现对语音信号的检测。经过大量实测实验数据的验证,环境噪声信号的辨别准确度为 90.33%,语音信号为 95.05%,该算法取得了较好的判别精度。     

不规则多边形优化组合的计算机自动排样

针对计算机自动排样过程中图形求交和定位这一关键问题,通过对传统排样算法的分析,研究了不规则多边形优化组合的策略,提出了求凹多边形和凸多边形的临界多边形算法,并给出了最佳包络率的概念用来保证临界多边形算法的实现,从而使最小包络矩的方法更加有效.     

样本量对滚动轴承振动性能变异过程评估的影响

以轴承全寿命周期内的振动时间序列为研究对象,构建最大熵泊松评估模型以研究滚动轴承振动性能的演变历程。将振动时间序列分为不同的段数,基于最大熵原理和泊松过程,计算各个振动时间序列相对本征时间序列的变异概率、性能保持可靠度及其变异速度和变异加速度等指标；分析各个性能变异指标与样本量的关系,从而选取合适的样本量；用动态平均不确定度分析性能保持可靠性评估结果的不确定性。结果表明:针对案例1和案例2,将样本量分别选取为800~1000和500~900,既可以使本征序列数据样本蕴含足够的振动信息；又可以对轴承振动性能的具体变异过程进行有效地评估。      

混沌时间序列预测算法的优度评价

将优度评价方法运用于混沌时间序列预测算法评价中,确定评价算法的指标体系。建立混沌时间序列预测算法关于各评价指标的关联函数来刻画各评价对象的优秀程度并计算关联度。计算出各评价对象的优度值,将其用于对各算法的综合优度的比较。实例证明,该方法直观、实用,可为混沌时间序列预测算法评价提供定量的依据。     

基于纬线法的鼓形刀具刀位误差分布计算

刀具误差分布是描述刀具表面与设计曲面之间相对位置关系的重要表达方式,在刀具姿态调整与行宽优化中具有重要应用价值。为提高鼓形刀具刀位误差分布的计算效率与精度,提出了一种基于纬线法的新算法,即纬线圆圆心定位法。该方法通过刀具表面一系列纬线圆的圆心来计算刀具表面与设计曲面之间的最短距离,进而求解其刀位误差分布曲线。针对纬线圆圆弧包络法、纬线圆圆弧离散法和纬线圆圆心定位法,讲解了3种计算方法的基本原理,并详细地分析了影响3种方法计算效率与精度的主要因素。然后,对比分析了纬线圆数量对3种方法计算效率与精度的不同影响。最终,利用某叶片零件加工表面进行了实验验证。结果证明,3种算法皆可满足行宽计算误差不大于5%的要求。但是,3种算法中,纬线圆圆弧离散法所需计算时间最长,纬线圆圆弧包络法其次,所需计算时间减少约50%,纬线圆圆心定位法的计算效率最高,所需计算时间减少约80%。在计算精度方面,纬线圆圆弧离散法与纬线圆圆心定位法精度较好且准确度相差不大,但是比纬线圆圆弧包络法精度提升不足5%。     

基于辅助变量最小二乘的无人艇模型辨识方法

无人艇模型是无人艇运动控制研究领域的核心,模型的精确性对控制算法的设计及验证有很大的影响.为了解决有色噪声对无人艇模型参数辨识时的干扰问题,提出了一种辅助变量最小二乘算法对无人艇模型参数进行辨识.对离散KT方程加入噪声,得到无人艇时间序列分析模型,根据Tally原理引入辅助变量对最小二乘算法进行完善并辨识模型参数.所做理论分析及仿真结果表明:该算法可以准确估计无人艇时间序列分析模型参数,并能对无人艇下一时刻航向角做出准确预报,有效解决了有色噪声所带来的"参数有偏估计"问题.实船实验结果表明:相比一般最小二乘算法,所提算法的辨识收敛时间可减少50％,航向角预报误差减小约40％,有效预报时长提升一倍以上.该算法对无人艇时间序列分析模型的辨识更加准确,具有很高的实际应用价值.     

光纤陀螺仪中尖峰脉冲引起漂移 的误差分析及其抑制

首次分析了光纤陀螺仪探测器输出信号中频率固定的尖峰脉冲对光纤陀螺 仪零偏漂移的影响机理,给出了尖峰脉冲影响光纤陀螺仪零偏漂移的误差模型;根据干 涉式数字闭环光纤陀螺仪探测器输出信号的特点,提出了一种基于高速集成模拟开关的 时域选通尖峰脉冲抑制具体实现方法,实验验证了尖峰脉冲引起的零偏漂移大小和理论 分析接近,表明了误差模型的正确性,同时表明该方法能够有效降低尖峰脉冲引起的光 纤陀螺仪零偏漂移。     

基于排列组合熵的铝合金腐蚀灰度特征提取方法

针对铝合金试件腐蚀图像包含的大量腐蚀信息,提出了利用排列组合熵提取其灰度图特征参数的方法。该方法具有计算快速简鹇,抗噪能力较强,只需较短的序列长度就能估计出较稳定的系统特征值的特点。计算结果表明,基于排列组合熵的特征提取方法可以有效地提取各时间段内试件的灰度图在2个方向上的特征参数,熵值随着腐蚀时间的增加而规律性地增加,并可以作为评价腐蚀程度的一个重要特征参数。计算结果也验证了排列组合熵具有较好的抗噪性能。     

基于EMD-SVR的光纤陀螺随机误差预测

为了提升光纤陀螺随机误差建模的准确性及补偿结果,提出了一种基于经验模态分解与支持向量机结合的随机误差预测方法。鉴于随机误差的非线性及不稳定性,直接进行预测时精度不高,采用经验模态分解对原始数据进行分解以降低时间序列的复杂程度;然后根据经验模态分解得到的各本征模态函数及趋势序列,构建基于支持向量机的预测模型;再将所得的各分量的预测结果综合以得到光纤陀螺随机误差的预测结果。以光纤陀螺随机误差数据作为验证,结果表明,相较于传统的预测方法,均方根误差与平均绝对误差分别降低了78.4%和75.5%,有效提高了回归精度。     

点阵结构部件的增材制造路径连接方法

旨在提高点阵结构部件增材制造的加工效率。点阵结构经分层切片后,每层将产生大量待填充多边形,通过将这些多边形抽象为离散点,并在切片层面内求解旅行商问题,进行连接路径的规划,进而获得高效率的点阵模型填充路径。算法综合考虑到旅行商问题的计算效率以及连接路径的计算总长:采用蚁群算法可获得无交叉连接轨迹,计算2000个点的连接规划耗时小于3.5s,对照国际先进算法仅增加0.2%的路径总长;当部分抽象点距离过远,则采用距离聚类的方式将抽象点集分割为子集,再分别进行路径规划。仿真及试验验证结果表明,该方法可以获得高效的无交叉连接路径,有效降低连接路径总长及加工时间:总打印时间减少17.52%,总连接长度减少17.38%,满足实际增材制造需求。     

基于导航姿态解算的光纤陀螺平台低频角振动测试方法研究CSCD

为准确评价光纤陀螺平台的低频角振动特性,提出了一种基于导航姿态解算的光纤陀螺平台低频角振动测试方法。首先,通过角振动台精确模拟载体的低频角振动状态,并通过光纤陀螺平台飞行导航过程中的断调平差分信号,实现平台框架角度信号与角振动台激励角度信号的数据同步;然后,利用平台式惯导系统的导航姿态解算方法,实时解算低频角振动过程中光纤陀螺平台的台体姿态,并通过坐标系转换得到平台基座系相对于地理系的实时姿态;最后,通过对光纤陀螺平台稳定回路的幅相特性分析,得到低频角振动激励下稳定回路的幅值和相位特性,实现对光纤陀螺平台角动态特性的准确评估。     

谐振式光子晶体光纤陀螺谐振腔优化技术研究

针对谐振式光子晶体光纤陀螺重要的传感部件——谐振腔的关键技术进行优化研究。首先,对谐振腔重要参数进行仿真优化,使其满足谐振腔高清晰度的要求,根据Matlab仿真结果,确定参数优化的主要原则;然后针对光子晶体光纤与普通保偏光纤熔接损耗较大的问题以及偏振噪声问题,提出一种新型光子晶体光纤耦合器,能够有效避免偏振串扰的影响。采用全矢量FDBPM对耦合器的耦合传输特性进行数值仿真,耦合特性表明,传输偏振模的耦合长度较短,在谐振式光子晶体光纤陀螺的小型化方面具有一定的优势。     

分"档”直接插入排序算法研究

提出了一种由分"档”、整体置换和局部直接插入排序所组成的新排序算法--分"档”直接插入排序法.算法分析和实验结果都表明:在待排序数据非极不均匀分布的情况下,分"档”直接插入排序算法的时间复杂度可达到O(n),而附加存储空间开销却仅仅[(n+1)/2],同时排序速率明显优于QuickSort、HeapSort按字节桶分配链接排序、ProportionSplit Sort等算法.     

基于实测数据回放的ROV导航定位系统研究

针对ROV对国产导航系统的需求，研发了包含导航融合终端软件及光纤罗经在内的ROV导航定位系统工程样机。该系统由嵌入式运行模式、仿真运行模式和数据分析模块三部分组成，能够完整记录ROV工作环境数据信息并进行时标化存储，生成实测数据文件，进而通过精准复现ROV工作环境数据，为ROV导航算法的调试提供便捷、一致的试验数据和高效的数据分析手段。海试验证结果表明,系统有效复现了水下试验数据，通过数据回放仿真高效完成了导航算法参数调试，对USBL噪声实现80%抑制，并能够有效应对USBL输出异常情况，可有效辅助ROV水下调查及安装等工程作业。     

Improving Avionics Fiber Optic Network Reliability & Maintainability

Work is ongoing at NAVAIR to understand how avionics fiber optic BIT technology can help reduce military aviation platform fiber optic network life cycle and total ownership cost. Operational availability enhancements via comprehensive supportability programs combined with keen attentiveness to reliability and maintainability metrics are driving the avionics fiber optic BIT value proposition. Avionics fiber optic BIT technology is expected to reduce failure rate and mean time to repair by predicting link failure before link failure actually occurs, running post-maintenance stress screening upon aircraft start-up, improving fault isolation by reducing the troubleshooting ambiguity zone from three to one, and reducing the need for separate support equipment for system troubleshooting