一种基于模型的下肢助力外骨骼混合控制策略

针对外骨骼控制中运动的灵活性和良好的辅助效果难以兼容的问题,提出了一种混合控制策略.该策略基于重力补偿、灵敏度放大和力闭环控制方法.对外骨骼的支撑腿和摆动腿采用不同的控制方法,支撑腿采用线性三维倒立摆模型进行重力补偿,结合灵敏度放大法,达到良好的跟随运动与支撑助力效果.在摆动相使用双量程传感器检测人机交互力,预测主动关...     

微重力条件下水滴撞击高温壁面数值模拟研究

火灾研究一直是航天器工程不可忽略的重要命题。细水雾被看作是载人航天器中有效的替代灭火剂,因此研究微重力条件下细水雾的特性是很有必要的。采用VOF方法对微重力条件下水滴碰撞高温壁面后的动力学进行了研究;分析了液滴碰撞高温壁面后运动形态和温度场的变化情况,水滴对高温壁面的冷却具有很好的效果。研究了水滴初始直径和速度对水滴铺展的影响,在一定范围内减小水滴粒径,冷却壁面的效果会增强;水滴速度大小不同时。水滴冷却壁面的方式不同。微重力条件下水滴有很好的冷却作用,为载人航天器中细水雾的使用提供了参考。     

微重力环境中质量测量方法的研究

分析微重力环境下质量测量的特点,介绍目前国际上主要研究的基于振动定律、牛顿第二定律以及动量定理的测量方法,并进行了比较,最后简述我国关于人体质量测量仪器研究情况。     

微重力场中导热-对流-辐射系统的地面模拟技术

通过理论分析,提出了补偿热流技术,实现了微重力条件下导热-对流-辐射稳态系统的地面相似模拟,通过调整壁面热流密度分布,保持了原型与尺寸适当缩小后的模型的Nu数、材料和温度不变,从而实现模型与原型流动和换热相似。并用数值方法对均匀进风条件下的流动和换热的相似性进行了验证。     

用于微低重力模拟装置的主动补偿控制方法

针对一类微低重力模拟装置因惯性力和弹簧重力导致模拟精度受限的问题,研究采用主动补偿装置改善模拟精度的控制方法。基于势能守恒原理和第二类Lagrange方程建立了考虑弹簧重力的动力学模型,采用三阶观测器对模拟装置内的关节速度、加速度进行观测,两者结合给出了弹簧重力及系统惯性力补偿模型。以某微低重力模拟装置为应用对象,在模拟月球重力环境下的跳跃试验中验证补偿策略的有效性。试验结果表明：该补偿方法能够有效提高微低重力模拟装置运动过程中的失重模拟精度。     

被动孔隙控制的数值模拟研究

被动孔隙控制是一种在飞行器表面压力分布差别较大的若干区域开孔,将其下的通风腔连通进行表面压力自由调节,从而实现气动噪声、激波诱导附面层分离甚至气动力与力矩控制的技术。孔隙控制的数值模拟可对每个开孔都生成网格,但计算量非常大。为节约计算开销,可根据孔洞流动细节,建立孔隙边界模型,推导孔隙边界条件。本文在自主研发的RANS方程数值模拟框架下,结合该边界条件完成了孔隙外流场的数值模拟。模拟结果与文献实验数据相当吻合,证明孔隙边界条件完全可用于被动孔隙控制的数值模拟研究,同时也显示被动孔隙控制是一种大有潜力的气动控制手段。     

空间密闭系统中高等植物生长发育的研究

通过对"实践八号"育种卫星留轨舱中进行的密闭培养系统中高等绿色开花植物青菜(Brassica parachinensis Bailey)从种子萌发、幼苗生长到开花授粉各个阶段的实时图像观察,与地基对比实验的研究,初步了解到空间微重力对高等植物从营养生长到生殖生长转变,以及开花等重生理过程的影响。这是我国首次在空间进行的密闭培养系统中高等植物生长发育过程的实时图像观察实验,采用显微图像观察技术、空间植物培养技术、培养环境控制技术与生物目标观察固定技术等,为空间生命支持系统提供重的技术依据,并通过显微实时观察装置的研制与空间应用,加强对空间生命科学实验过程的在线检测和实时监控能力,为空间生命科学研究的遥科学方式建立技术基础。     

电磁阀颤振的流固耦合模拟研究

采用流固耦合数值模拟研究了液体火箭发动机高压供气系统中的电磁阀在地面试验中出现的不稳定现象。固体结构采用质量弹簧阻尼单自由度模型描述,纽马克算法(The Newmark Method)求解;流体控制方程为三维Euler方程,采用基于弹簧近似动网格的ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)有限体积格式求解。程序应用了新的离散几何守恒律和流固界面算法,采用虚拟挡板通气技术实现电磁阀开启过程引起的计算区域拓扑变化。验证算例表明程序的有效性及算法的精度。数值模拟复现了试验中出现的故障,认为故障机理是典型的颤振现象,指出电磁阀和减压器之间的管路长度是影响气体激振力频率的主要因素。     

辅助动力装置系统进气风门位置控制设计与研究

辅助动力装置系统进气风门位置控制子系统用于地面和空中控制辅助动力装置进气风门的打开和关闭,通常由控制器,作动机构(电动作动器和连杆机构)组成。辅助动力装置系统进气风门位置控制子系统的设计是辅助动力装置控制系统设计的一部分,和辅助动力装置进气风门设计、进气风门气动载荷计算分析及辅助动力装置进气道设计同步进行,相互影响。对某型飞机的辅助动力装置系统进气风门位置控制设计方案进行了介绍,该风门位置控制采用单独的风门控制器,降低了辅助动力装置FADEC(Full Authority Digital Electrical Controller,全权限数字电子控制器,简称FADEC)软硬件设计复杂度,简化了接口设计;并且设计了一种新型辅助动力装置系统进气风门作动机构,该作动机构安装/拆卸方便,可达性好;具有力矩放大功能,且该机构可调节,能输出不同大小的力矩。该进气风门位置控制子系统经过型号验证,对后续型号研制具有较强的指导性。     

织物动感实时模拟的碰撞检测方法研究

为了解决织物动感模拟中碰撞检测和自碰撞检测非常耗时,实时性难以达到的问题,采用了质点-弹簧模型进行物理建模,给出了碰撞检测算法,并在此基础上提出了一种算法,将织物自碰撞检测问题归结为碰撞检测问题来讨论。通过模拟不同质点数目的旗帜和悬垂织物在风中的摆动来验证算法的有效性。结果表明算法达到很强的实时性和真实感,具有较好的实用性。     

弹舱门弹簧表面损伤状态与寿命相关性的数值模拟研究

通过试验分析与数值模拟相结合的方法,研究了弹簧在实际工况下应力场分布及疲劳寿命变化规律。结果表明：表面损伤深度在0～0.4mm时,弹簧每圈的等效应力分布大体相同,簧丝的内表面等效应力远大于外表面,此时外表面损伤对疲劳寿命基本无影响。当损伤深度超过0.5mm时,此时损伤区域应力集中显著增大,弹簧的疲劳寿命也呈断崖式下降。     

直接烧结6H-SiC氧化机理的实验研究与分子动力学模拟

采用管式炉对直接烧结SiC在1200℃、1300℃和1400℃静止空气气氛下分别氧化1 h、5 h、12 h、24 h,使用热重分析仪分析质量变化曲线,用掠入射X射线衍射仪、场发射扫描电镜以及能谱仪表征氧化产物,揭示氧化机理;使用分子动力学软件LAMMPS在反应力场下模拟SiC的氧化行为。实验结果显示：直接烧结SiC的氧化遵循抛物线氧化规律,即氧化过程是由氧气向内扩散控制的,氧化过程可分为3个阶段;氧化层的形貌从最初的无定形SiO₂转变成球晶状SiO₂并伴随氧化速率的降低;随氧化时间的进一步增加,球晶特征转化为细晶结构并伴随氧化速率的升高;SiO₂结构转变以及氧化速率的改变与O₂通过氧化层的特定扩散形式有关。分子动力学模拟表明：6H-SiC的氧化是由O₂向内扩散控制的;6H-SiC高温氧化反应生成SiO₂的同时伴随着C元素向内聚积,C与O₂反应生成CO与CO₂,最终以气泡的形式逸出。     

基于LMI极点配置的高空台飞行环境模拟系统PI增益调度控制研究

针对高空台飞行环境模拟系统的温度和压力在整个工作包线内的鲁棒性能控制问题,提出了一种基于LMI极点配置的PI增益调度控制设计方法。在考虑变比热容腔微分方程、管道热传导、调节阀流量特性、液压伺服动态、传感器增益对飞行环境模拟系统造成的建模不确定性的基础上,建立了完整、准确的飞行环境模拟系统非线性模型;对非线性模型进行了线性化,并根据线性模型推导了基于LMI极点配置的PI控制器设计算法;在飞行环境模拟系统的工作包线内选取了36个稳态点设计了基于LMI极点配置的PI增益调度控制器;设计了两种飞行环境模拟试验来验证设计的PI增益调度控制器的鲁棒性能。仿真结果表明,飞行环境模拟系统温度的稳态误差和动态误差均小于0.1%,压力的稳态误差小于0.5%,动态误差小于0.7%。     

基于ARM的嵌入式系统中FPGA配置方式研究

介绍了基于SRAM LUT结构的FPGA的几种在线配置方式,同时给出了在嵌入式系统中利用ARM7TDMI微处理器产生FPGA配置时序的方法;给出了最小系统应用电路;结合程序,分析如何产生FPGA的配置时序;本方案的实用性在本文得到充分说明.     

飞机模拟驾驶仿真系统的研究

关于飞机驾驶模拟仿真技术的研究在现实中有很重要的应用,可用于飞机驾驶培训从而最大限度减少危险程度和经济损失。本文对模拟驾驶系统的总体设计的思路进行了阐述,并给出了其中场景部分的实现原理和实现的主要思路,开发工具采用VEGA平台和Creator建模技术。     

基于数据库的CAPP系统研究

简述了航空产品基于数据库的CAPP的必要性,介绍这种CAPP的体系结构、数据流程和特点。论述以产品结构树为核心的用户化工艺文件信息模型、工艺文件的表达、面向产品或BOM的工艺设计方法、CAPP与PDM、MRPII之间的信息集成等关键技术。     

基于知识库的路径规划辅助系统研究

为降低飞机驾驶员在路径规划任务中的工作负荷,提出了基于知识库的路径规划辅助系统结构。采用基于网格的启发式A*搜索技术完成路径规划任务。利用知识库中的规则进行推理,调节启发函数的加权因子,提高求解最优性,并调节规划网格大小,获得最佳求解速度和精度。知识库中的知识规则根据具体条件的累积和计算,在训练及使用中不断得以补充,减少不确定因素对驾驶员的影响。通过系统仿真验证,表明了该方案和算法的有效性。     

驾驶员辅助系统的研究现状和发展展望

针对驾驶员难以快速处理海量信息、飞行环境多变、高强度负担下心理受限等问题,驾驶员辅助系统应运而生.基于国内外学者对驾驶员辅助系统的描述,给出了驾驶员辅助系统的完整概念,详细阐述了驾驶员辅助系统的研究现状,分析了驾驶员辅助系统的原理结构,提出了辅助系统当前研究的不足和未来发展的展望,并给出了工程应用实例,为后续国内该领域...     

基于工业机器人的机身系统件定位方法研究

针对传统系统件安装工艺采用固定式定位工装导致装配系统开敞性差、柔性程度低的问题,提出了基于工业机器人的机身系统件定位方法,确定了系统件辅助定位工装的标定方法,基于奇异值分解法和位姿等价变换原理确定了工业机器人的位姿调整算法,最后通过系统件辅助定位工装定位试验得出了系统件的定位精度。