极值搜索算法的研究与进展

回顾了极值搜索算法的发展历程,分析了单变量和多变量极值搜索算法、滑模极值搜索算法、斜率搜索算法等算法的优缺点,着重描述了变参数滑模极值搜索算法和退火回归神经网络极值搜索算法等,并且通过重构系统的损失函数方法将极值搜索算法的应用推广至一般系统,拓展了其应用范围。通过其应用实例说明,极值搜索算法能够解决航空控制、工业生产中的一些关键技术问题,因而有必要深入研究极值搜索算法。     

基于方波信号的半全局极值搜索算法

针对半全局极值搜索算法,采用正弦信号作为激励信号时,幅值自适应律初始值选取严格、输出存在颤振的问题,提出了采用方波信号作为激励信号。利用平均化方法证明了激励信号选取较小的初始值即可使目标函数收敛到全局极值,同时减弱了输出颤振;采用正弦和方波信号作为激励信号进行仿真对比,说明方波信号可以提高算法的半全局收敛性,有效减弱输出颤振。     

基于多变量ESA的反演控制方法在微喷十字梁系统中的应用

针对传统参数调节方法耗时长、盲目性大的不足,提出了基于多变量极值搜索算法(ESA)的反演控制器设计方法,并应用Lyapunov理论对其稳定性进行了分析。利用多变量ESA在线寻找代价函数极值而获得优化参数值,并通过多通道极值搜索渠道对各参数同时进行自适应寻优调节,克服了参数间的耦合作用,简化了参数调节过程,并缩短了系统收敛时间。仿真结果表明,该方法可以较快地找到优化参数值,有效缩短了系统收敛时间。     

无稳定状态颤振的单变量极值搜索算法仿真

针对无稳定状态颤振的单变量极值搜索算法限制条件较为严格的问题,利用平均化方法构造了平均化系统并证明了算法的稳定性,给出了系统参数的选取条件。以微喷十字粱实验系统为例进行应用仿真研究,说明无稳定状态颤振极值搜索算法可减弱系统颤振,改善算法稳定性和准确性。     

利用神经网络快速极值搜索算法研究微喷十字梁系统

针对极值搜索算法在一般实际系统中的应用问题,以微喷十字梁实验系统为例,采用极值搜索算法,设计出控制器,同时考虑加入动态补偿器和RBF神经网络改善系统性能。仿真结果表明,该设计系统具有较好的稳定性及动态性能,对于噪音具有较强的鲁棒性,从而提出了一种在一般实际系统中应用极值搜索算法的方法。     

变参数滑模极值搜索算法研究

针对滑模极值搜索算法中系统在提高控制精度与收敛速度之间存在相互制约的问题, 提出了变参数滑模极值搜索算法,分析了两种变参数的形式,通过仿真对比,说明变参数滑模极值搜索算法能同时兼顾系统的收敛速度和控制精度。     

基于混合区域极点配置的航空发动机全包线鲁棒变参数控制器设计

针对航空发动机全包线多变量鲁棒变增益控制器设计问题,提出了一种基于混合区域极点配置的鲁棒变参数控制方法。利用Jacobian方法建立多调度参数下的发动机仿射线性变参数(Linear parameter varying,LPV)模型,用于描述发动机全包线内的非线性动态特性;针对上述LPV模型,采用仿射参数依赖Lyapunov函数设计具有H∞鲁棒性能的状态反馈控制器,给出了控制系统全局稳定性的证明;并利用混合区域极点配置方法,将闭环系统极点配置到左半平面指定位置,以保证控制系统的动态特性及稳定裕度;进而引入凸多胞技术,将参数依赖线性矩阵不等式(Linear matrix inequality,LMI)方程转化为有限维LMI进行控制器求解,并得到了全局解。针对涡扇发动机的仿真结果表明:存在复杂量测噪声干扰条件下,鲁棒变参数控制器可以实现发动机全包线内控制指令的精确跟踪,系统阶跃响应的调节时间不超过1.5s,系统无超调,对控制期望的稳态跟踪误差在0.02%以内,符合发动机控制系统技术要求。     

结合跳点引导的无人机随机搜索避撞决策方法

针对无人机在城市空域环境和密集交通流下的避撞决策问题，提出马尔科夫决策过程（MDP）和蒙特卡洛树搜索（MCTS）算法对该问题进行建模求解。蒙特卡洛树搜索算法在求解过程中为保证实时性而使其搜索深度受限，容易陷入局部最优，导致在含有静态障碍的场景中无法实现避撞的同时保证全局航迹最优。因此结合跳点搜索算法在全局规划上的优势，建立离散路径点引导无人机并改进奖励函数来权衡飞行路线，在进行动态避撞的同时实现对静态障碍的全局避撞。经过多个实验场景仿真，其结果表明改进后的算法均能在不同场景中获得更好的性能表现。特别是在凹形限飞区空域仿真模型中，改进后的算法相对于原始的蒙特卡洛树搜索算法，其冲突概率降低了36%并且飞行时间缩短47.8%。     

基于Backstepping的 多输入极值搜索系统控制器设计

针对一类含未知参数的多输入极值搜索系统的控制器设计问题,设计出极值搜索系统的状态量极值参考轨迹,利用Backstepping方法进行控制器设计,给出未知参数估计律,以实现对目标函数的极值搜索过程。数字仿真验证了所提出的基于Backstepping的控制器设计方法的有效性。     

一种新的极值搜索算法及其在航空发动机燃烧主动控制中的应用

 针对航空发动机存在的不稳定燃烧控制问题,推导出当发动机不稳定燃烧时,燃烧室内的振荡压力与平均燃空比值之间的函数模型,此函数模型构建了压力振荡变化的幅值与平均燃空比值之间的极值关系。提出了一种新颖的退火递归神经网络极值搜索算法,可以自适应地搜寻出极值模型中最优的平均燃空比值,实现对燃烧室内压力振荡变化的最小幅值控制,并有效地抑制了燃烧室的不稳定燃烧现象。通过仿真对比,验证了方法的有效性。     

无人系统免疫智能技术

传统的无人系统人工智能技术重点研究人脑思维、感知和肌电反应等领域的科学发现和技术实现。免疫反应是生物体在面临病毒、细菌和天敌时保持生存和健康的独特生理机制,是智能系统技术研究领域的崭新视点。受动物应对病毒侵袭、环境剧变、天敌威胁等不利态势的免疫反应、保护自我和进化机制启发,提出无人系统在包含攻击、干扰、拒止、封锁、损伤、故障和博弈等恶劣环境和对抗模式下的生存安全问题,建立无人系统免疫智能技术的一般框架,架设无人系统和生物体之间免疫机制的桥梁。主要内容包括无人系统免疫智能技术的基本概念、反应机理、关键技术和研究框架,并分别从感知与诊断、适应与激励、学习与进化等技术层面进行了问题描述。最后,对免疫智能技术的未来研究方向和应用领域进行了展望。     

土壤优先流模型理论与观测技术的研究进展

优先流是土壤中常见的和重要的水流运动和溶质运移形式。由于土壤优先流的形成和影响因素众多、表现形式多样,加之土壤优先流的快速非平衡特征明显以及土壤高度的空间变异性,准确描述和模拟土壤优先流的时空变化特征一直以来都是土壤水文学界的热点问题和难点问题。该文从优先流的定义、表现类型、形成和影响因素、模型理论与观测技术等5个方面综述了土壤优先流的研究进展,指出该领域今后的主要研究方向为建立土壤优先流的统一判别标准、提升优先流模型理论的有效性、发展优先流的专用观测技术设备。文章对深入研究土壤优先流具有参考价值。     

空间站吊装安全监测系统研制及应用

分析了空间站舱段吊装过程的特点,对比多种测量方案后,提出了基于多模式集成测量的吊装安全监测系统方案,分步实现吊装过程的实时监测。通过对吊装过程关键数据的采集与解析,获取吊装舱段与停放件的相对位姿,以三维可视化的方式显示作业过程,同时进行安全阈值示警,定量引导与辅助航天器舱段吊装作业过程。通过实验室和实际使用,验证了设计方案的可行性及测量精度。与传统的监测系统设计相比,具有功耗低、可靠性高、抗干扰能力强、成本低和操作简便等显著优点。     

飞行器服役（作战）完整性的提出与发展

飞行器服役完整性（对于军用飞行器也称为作战完整性）更综合地表征了飞行器在服役（作战）使用过程中的质量特性。本文首先介绍了飞行器服役（作战）完整性概念的提出过程,讨论了飞行器服役（作战）完整性的基本内涵和基本特性,阐明了飞行器服役（作战）完整性是飞行器服役（作战）适用性与飞行器服役（作战）效能发挥的基础。然后介绍了飞行器服役（作战）完整性的三种表征参数：飞行器固有完好率、飞行器固有健康度、飞行器服役（作战）完整度,并梳理了飞行器服役（作战）完整性优化设计的基本方法。最后提出了飞行器服役（作战）完整性的控制原理,指出了飞行器服役（作战）完整性发展的基础、研究方法和目前我国航空航天领域急需研究和发展的方向。     

补气对飞机油箱催化惰化系统性能的影响

针对国产航空燃油高蒸汽压的特点,提出了 1种带外界补气的燃油箱催化惰化系统。以油箱出口抽吸气体流量为基准,推导了系统各部件进出口各组分气体的流量关系,并基于质量守恒方程及气体平衡溶解关系,建立了油箱气相空间气体体积分数变化的数学模型,推导了临界催化效率,并通过实验对核心的油箱模型进行了正确性验证。以 RP-3燃油为研究对象,引入补气比上下限,分析了催化效率、补气比对催化惰化系统性能的影响。结果显示:催化效率高于临界值时,系统补气可以缩短惰化时间,但同时须增加预热功率以及冷却气体流量;催化效率一定时,补气比存在最优解,且与催化效率正相关,归纳了最优解的经验公式。由于惰化效率更为重要,未来国内在设计催化惰化系统时,可通过增设补气系统来加快惰化速度。     

Power characteristics of a variable hydraulic transformer

The flow control of hydraulic transformers is a great challenge.To meet this challenge,a new kind of hydraulic transformer,variable hydraulic transformer(VHT),is proposed in this work.This paper focuses on the power characteristics of the newly proposed VHT,including instantaneous power,average power,power pulsation,and efficiency.In the analyses,the concepts of efficiency,input power,output power,starting angle,and ceasing angle are defined or redefined.To investigate the power characteristics,their models are derived by considering the governing factors such as the control angle of the swash plate and the structure of the port plate.This work highlights that the load flow can be adjusted by adjusting the control angle of the swash plate,and the power characteristics at the B-port produce a remarkable change.In addition,the VHT has a starting angle and a ceasing angle,and these two angles can be adjusted by the influencing factors.The results reveal that the power pulsation and the jump points of the instantaneous power are the primary causes of a less smooth work.Then,it is shown that the control angle of the port plate,the control angle of the swash plate,and the pressures at the ports are the three key elements for a stable operation.The results also reveal that the adjustment of the influencing factors can improve the efficiency.     

Evaluation of Characteristics of Non-Metallic Inclusions in P/M Ni-Base Superalloy by Automatic Image Analysis

Non-metallic inclusions,especially the large ones,within P/M Ni-base superalloy have a major influence on fatigue characteristics,but are not directly measurable by routine inspection.In this paper,a method,automatic image analysis,is proposed for estimation of the content,size and amount of non-metallic inclusions in superalloy.The methodology for the practical application of this method is described and the factors affecting the precision of the estimation are discussed.In the experiment,the characteristics of the non-metallic inclusions in Ni-base P/M superalloy are analyzed.     

数字孪生及其在航空航天中的应用

数字孪生已引起国内外的广泛重视，可看作是连接物理世界和数字世界的纽带。其通过建立物理系统的数字模型、实时监测系统状态并驱动模型动态更新实现系统行为更准确的描述与预报，从而在线优化决策与反馈控制。本文分析表明数字孪生体相比一般的模拟模型，具有集中性、动态性和完整性的突出特点。数字孪生的发展需要复杂系统建模、传感与监测、大数据、动态数据驱动分析与决策和数字孪生软件平台技术的支撑。在航空航天领域，数字孪生可应用于飞行器的设计研发、制造装配和运行维护。重点讨论了应用机身数字孪生进行寿命预测与维护决策的案例，相比于周期性维护，具有检修次数更少、维护成本更低的优势。最后，给出了数字孪生在空间站、可重复使用飞船的地面伴飞系统中的初步应用框架。     

竞争与垄断：两种市场结构下的模块化比较研究

模块化生产与市场结构紧密联系在一起,在传统经济和网络经济两种经济条件下,模块化生产分别表现为两种不同的形式：竞争性模块化和垄断性模块化。与竞争性模块化不同,网络经济下,模块化生产必然经历竞争性模块化——激烈竞争——垄断性模块化的演化路径。从效率的角度看,竞争性模块化的效率是资源配置的静态效率,而垄断性模块化的分工优势使竞争性垄断的市场结构的动态效率得到极大发挥。从社会福利的角度看,竞争性模块必然出现非意愿交易的市场出清,因此其不能实现社会福利的极大化。而在网络经济条件下,由于内生交易成本和外生交易成本的存在,垄断性模块化同样不能实现社会福利的极大。但在垄断性模块化中,生产者剩余和消费者剩余都比竞争性模块化下增加,所以,垄断性模块化的社会福利比竞争性模块化情况下的社会福利提高了。     

A lightning swept stroke model: A valuable tool to investigate the lightning strike to aircraft

In the context of lightning strike on the Dassault Falcon family of aircraft, the standard zoning of Falcon 50, 900 and 2000, inferred from FAA and EUROCAE WG31 documents [US Department of Transportation, Federal Aviation Administration, Advisory Circular AC 20-53A, 1985; US Department of Transportation, Federal Aviation Administration, Advisory Circular AC 20-53B, Draft, 1991; EUROCAE WG 31, Aircraft Lightning Zoning Standard, ED-91, 1998], has been presented. Zoning proves to be quite similar between the three types of aircraft. Thanks to the feed-back on lightning strikes to Falcon, lightning traces have been observed on the fuselage for different flight conditions and aircraft. Observations are compared with the zoning performed by Dassault. A physical model, developed by ONERA, was used to simulate the sweeping of lightning on the fuselage of a Falcon 900. The results are in good agreement with the lightning traces observed on the fuselages.