仿生减阻表面的进展与挑战

减阻表面由于其在海洋船舶、管道运输、飞机和国防军事等各个领域展现出的巨大潜力和广泛的应用前景而受到越来越多的关注。自然界中的动植物进化出了许多独特的形态或表面结构,均展现出了卓越的减阻性能。对近年来受海豚表面启发的顺服表面减阻、鲨鱼皮表面启发的微结构减阻及受荷叶表面启发的超疏水减阻等进行了总结,并介绍了这些技术的研究进展、减阻机理和挑战,对目前仿生减阻表面的研究进行了总结与展望。      

仿生机器鱼尾鳍拍动的控制算法

两关节尾鳍拍动控制是一个在高速、大载荷下的运动控制问题,它要求同时保证速度和位置波形失真都比较小.论证了尾鳍拍动推进方式与鱼体波动推进方式的一致性,根据尾鳍拍动的运动规律导出了用于拍动控制的数学模型.基于SPC-III机器鱼硬件平台,在主臂控制上,提出了根据摆角位置解算转速,并结合时间与摆角位置关系进行速度补偿的算法;在小臂控制上,提出了根据两关节摆角位置的关系及程序循环周期解算小臂目标位置的跟随算法.对高频拍动的实现进行了探讨.在试验中对尾鳍拍动的跟随性进行了验证.      

仿生计量学的新领域——视觉坐标测量机

介绍了当代仿生计量学的新领域视觉坐标测量机,并描述了各类视觉坐标测量机的特点、测量原理、应用领域、可以达到的测量准确度和发展前景。     

仿生扑翼机构的设计与运动学分析

仿生扑翼机构的设计以实现昆虫的扑翼形式为目标,通过仿生学与工程实际相结合,将昆虫复杂的扑翼运动分解为平扇与翻转两个基本动作,同时这两个自由度必须协调运动.仿生扑翼机构主要包括并联的两组曲柄摇杆机构与差动轮系两个部分,由直流伺服电机作为驱动,将曲柄的连续旋转输入转换为翅膀的平扇与翻转两自由度复合运动输出.通过建立运动模型对仿生扑翼机构进行运动学分析,得到扑翼的扇翅角及翅攻角与时间的关系曲线,然后选择合理的扑翼机构几何参数及齿轮副的传动比构筑扑翼机构样机,实现了预期的扑翼形式.      

翼身结合框结构仿生设计

相似是仿生的基础,全面系统地理解工程原型的功能需求和生物体各个层次的优异结构,准确把握生物体与工程原型的相似性,是结构仿生设计的关键.为减轻翼身结合框重量,分析了竹干与翼身结合框相似的承力性能,借鉴竹干的细观结构形状和排列方式,应用结构仿生原理设计了仿生翼身结合框.有限元分析结果表明,在保证结合框强度、刚度的前提下,仿生结构与原型相比重量可减轻2.1％.     

基于续航能力的仿生水下航行器设计及实验

SPC3-UUV机器鱼是在北航SPC-2仿生机器鱼UUV平台基础上经过优化改进,为提高推进效率和续航力专门研制的水下仿生航行器实验平台.通过在泳池静水中对平台的摄像机测速观测实验和功率数据采集计算机的记录,得到SPC3-UUV速度-频率,功率-频率特性曲线,由航程估算,得到该平台在不同的拍动频率下续航时间以及估算航程,同时以平台速度和续航能力为评价原则选择了长航程实验的推进频率,范围定为1.5~1.6Hz,并在北戴河长航程实验中得到了验证.SPC-3 UUV航程达到22.761km,续航时间6.25h,平均航速1.03m/s.      

LZMA压缩算法FPGA硬件实现

LZMA(Lempel Ziv Markov-chain Algorithm)无损压缩算法在进行数据压缩时速度慢且占用大量的CPU(Central Processing Unit)资源,不能满足实时系统的要求.在改进算法的基础上,采用FPGA(Field Programmable Gate Array)设计了一个LZMA压缩算法硬件加速电路.该电路由LZ77压缩控制器、区间编码控制器和数据读出控制器组成,采用数据乒乓结构、高性能并行匹配结构和流水线处理结构等多种方法提高了LZMA压缩算法的速度,在支持标准LZMA压缩文件格式的同时,将压缩速度提升到近125 Mb/s,相比基于软件的LZMA算法加速10倍,每个时钟处理的相对数据加速近200倍.最后通过基于Virtex-6 FPGA的ML605开发平台验证了硬件加速电路的正确性和可行性.      

蝴蝶悬停飞行流体力学实验模型的仿生设计

由于蝴蝶形态学上的特点(翼面宽大,展弦比小,翼型复杂)以及其特殊的飞行方式(拍动频率低,翅膀几乎垂直于身体拍动;翅膀没有翻转运动,但在翅膀拍动时身体有明显的俯仰运动和振动),蝴蝶成为探索昆虫飞行高升力机理的特殊研究对象.为了深入研究蝴蝶悬停飞行时的流场和高升力机理,设计制作一套模拟蝴蝶悬停飞行的流体力学实验模型显得尤为重要.介绍一种新设计的电控蝴蝶实验模型,该模型与真实的蝴蝶一样,包含左右翅膀和身体,并且可以实现精确定位和模拟蝴蝶不同的运动模式,包括翅膀的拍动、身体的俯仰运动和振动.研究小组应用此实验模型进行流动显示实验和PIV(Particle Image Velocimetry)实验,对蝴蝶的悬停飞行进行研究.      

小型仿生人工手指触觉感知系统设计

针对目前触觉传感器电路复杂、体积大等问题,设计了一套基于导电液的小型仿生手指感知系统,实现了同时测量温度、三维力、压力等物理信息的功能。系统由单片机数据采集电路、触觉电极阵列电路、温度传感电路和压力传感电路等组成。针对被采集信号的特征,设计了信号调理电路,对信号进行了转换及滤波;设计了FPC接口和板对板接口,将各硬件模块进行了有效的衔接,使得电路结构实现了高度一体化;为了实现数据处理和传感器融合,将由手指传感器测量的触觉感知信息通过USB传输给了上位机,并设计了上位机软件,以显示和存储采集到的数据。实验结果表明,该系统能够实现对温度、压力、三维力数据的快速采集、传输和处理。     

嫦娥四号着陆器载荷电控箱地面测试系统设计

航天器电子设备的地面综合测试是航天器研制过程中的重要环节,对设备功能验证及性能评估具有重要作用.传统的地面综合测试系统可重用性差,导致研制周期长且人力、设备投入较大.嫦娥四号着陆器载荷电控箱的地面测试系统采用模块化、可重用和CPU+FPGA单机集成体系结构,是集供配电测试、1553B通信总线仿真测试、间接指令测试、异步串口通信测试、实时数据处理等功能于一体的综合测试系统,适用于航天器电子设备单板调试、单机测试、软件配置项测试以及环境模拟试验等不同类型的测试.通过嫦娥四号着陆器载荷电控箱各项接口、功能、性能指标等的测试,证明该系统满足支持设备单机调试、软件配置项测试、状态确认和问题排查等测试需求,有力支撑了嫦娥四号着陆器载荷电控箱的单机设备研发,为嫦娥四号着陆器任务实施提供了有效保障.     

基于多Agent的卫星故障诊断融合技术研究

为提高基于多Agent的卫星故障诊断系统的诊断准确性，充分利用已有的各种诊断方法获取的诊断信息，在分析故障诊断原理的基础上，提出了将数据融合技术应用于多诊断Agent的思想；并根据卫星故障诊断的特点，将权重引入多诊断Agent的诊断结果融合技术中，给出了权重的具体确定方法和改进的D—S证据理论，最后举例验证了该方法的有效性。     

卫星无线电测控的特点,变化及发展趋势

从卫星无线电测控发展进程可知,由于早期卫星是在各国火箭技术的基础上发展起来的,因此早期卫星的测控带有火箭测控的烙印。美国由于电子技术先进,较早发展了适合于卫星特点的测控;前苏联则由于技术和体制机制的原因持较长时间受火箭控的影响;中国实际上亦为如此。该文阐明了卫星测控的特点变化及发展趋势。认为测控系统在射频及视频的综合性是技术发展必然也是由卫星本身的特点所决定。研制部门的体制和业务项目的分工应适应的     

有效载荷数据管理系统新技术实验

为满足在未来航天器上进行科学实验和空间探测的有效载荷数据采集、处理、存储、综合传输和数据管理需求 ,研制了中国第一个有效载荷数据管理系统 ;该系统在设计上采用了具有 90年代国际水平的多项先进技术 ,如采用先进的国际空间数据系统咨询委员会标准进行数据传输、以 15 5 3 B总线构成系统通信网络、大容量固态存储技术、高速多路复接器和数据管理系统软件。介绍了有效载荷数据管理系统及其技术特点 ,系统主要关键技术的设计与实现 ,以及由主要关键技术构成的缩微系统的在轨试验情况和结果。     

空间电子设备辐射屏蔽方法的研究与软件实现

研究了空间电子设备辐射屏蔽分析的方法,利用计算机辅助设计(CAD)技术和软件开发工具,将复杂繁琐的计算过程编写成流程化的程序;利用三维CAD技术的二次开发功能,从Candence软件生成的记录文件中提取出信息,在计算机图形环境中高效自动地生成电路板模型;借助计算机交互技术,实现剂量点坐标的自动提取和保存;利用办公软件个性化设置功能,设计出提取背景信息的接口,实现了最终报告文档的自动生成.开发出的软件最终成功地实现了在不同结构和布局的空间电子设备中,在不同方向和位置上累积的空间带电粒子剂量值的计算,为电子设备结构的抗辐射设计提供了参考和依据.     

双密封结构的泄漏理论及其应用研究

建立了双密封结构系统的数学模型 ,通过理论分析和数值计算 ,揭示了双密封结构系统正压泄漏的漏率、漏量与泄漏时间关系的规律及其影响因素的结论。这些研究结果可用于双密封结构系统的设计、检漏和泄漏安全评估 ,以理论指导实践。     

航天器环境试验和航天产品的质量与可靠性保证

介绍了航天器验证和试验标准近年来的发展现状 ,指出了这些标准在各国航天器验证中所起到的作用 ,同时讨论了在航天器研制中环境试验和可靠性试验的关系。由于航天器的特点 ,在整个验证工作中 ,环境试验和可靠性试验应该是统一的。通过全面的验证工作 ,特别是大量的环境试验 ,航天器的环境适应性和可靠性得到了保证。总的看法是 ,这些标准 ,只要应用得当 ,将能保证航天器的性能要求和在轨可靠性。     

电阻抗成像技术的原理及其发展

介绍了一种新的图像重建技术--电阻抗成像(EIT)技术.它根据物体内部不同物质的导电参数(如电阻率、电容率)的不同,通过对物体表面电流、电压的施加及测量来获知物体内部导电参数的分布,进而重建出反映物体内部结构的图像.作为一个数学物理反问题,EIT技术具有其本身的特点和难点,因而目前还处于探索性研究阶段.本文在EIT数学物理模型基础上对整个EIT技术作了较为全面的介绍,包括理论原理、技术上的难点、系统分析、以及目前国际国内的研究现况和研究方向.通过对ACT3的介绍,对EIT系统的具体实现也做了简要分析.     

信息化技术在嫦娥一号卫星研制中的应用

嫦娥一号卫星首发成功,是我国航天事业发展的第三个里程碑。信息化技术在嫦娥一号卫星的管理、设计、加工及测试等各个环节都得到了充分应用,为确保高效、高质量地完成嫦娥一号卫星的研制任务起到了至关重要的作用。报告对嫦娥一号卫星的主要特点进行了归纳;全面回顾了在嫦娥一号卫星研制过程中信息化技术的应用情况及其成效;简要介绍了信息化技术在星上产品中的应用情况,详细阐述了信息化技术在制导、导航与控制(GNC)系统中的应用情况;并对信息化技术在飞控任务中的应用作了介绍。     

折叠式桁架机构展收运动动力学建模和分析

针对一类折叠式桁架结构系统 ,导出了其展收运动动力学模型 ,提供了求解相应的非线性微分———代数方程组的方法。桁架系统展收运动仿真算例表明 ,由于所建立的动力学模型规模较小 ,所提供的求解方法不需迭代 ,因而数字仿真所需的计算时间很少 ,并可避免采用通用的商用动力学仿真软件出现的求解困难