微小型飞行器的神经网络动态逆控制方法

微小型飞行器(MAV)精确的数学模型很难得到,限制了单纯动态逆控制方法的使用,比例-积分-微分(PID)等传统的控制方法已不能满足要求。针对这一问题,研究了应用动态逆控制方法的新途径──神经网络动态逆。选取串接积分器的多层前向神经网络训练飞行控制系统的动态逆模型,并自适应补偿逆误差。用MATLAB的NNCTRL20工具箱并结合NNSYSID20工具箱建立了仿真系统。升降舵和方向舵联合控制转弯。用PID控制器、近似神经网络动态逆模块、在线神经网络补偿器构建了飞行控制系统。仿真结果表明,神经网络动态逆有较强的鲁棒性、稳定性和指令跟随能力,比PID更适合于微小型飞行器的姿态控制。     

涡扇发动机防喘控制系统的动态数学模型和数字仿真

本文以某涡扇发动机防喘控制系统为对象,建立了该系统的动态数学模型,并通过数字计算机进行仿真。判明了系统中主要结构参数和两个典型非线性对动态性能的影响。提出了改善系统品质的途径。     

冲压发动机线性动力学

70年代在超音速进气道动态建模中提出分段集总参数建立子系统的传递函数,并以串联系统的传递矩阵方法求解进气道结尾正激波位置的频响函数,此法较适用,并得到NASA 48cm进气道的实验验证。管彦深教授扩展了此法的应用。      

多操纵面弱冗余加权伪逆分配参数调节方法

针对多操纵面飞机弱冗余系统调参工作量大、控制能力低的问题,基于加权伪逆提出了控制分配模态参数调节方法,揭示了弱冗余控制参数与出舵量之间的内在机理。在建立加权伪逆控制分配模型的基础上,定义了弱冗余剩余效能矩阵。推导了弱冗余加权伪逆分配参数的调节关系,即出舵量不随参数变化,特定情形下所有操纵面指令均无影响。仿真结果验证了方法的有效性,并通过施加微小摄动改善了多操纵面控制能力。     

神经网络动态逆方法在飞控系统设计中的应用

探讨了神经网络与非线性动态逆方法相结合的神经网络动态逆方法，研究了神经网络动态的网络结构。为进一步改善直接动态逆控制器的性能，对由动态逆和原系统构成的伪线性系统，给出了两种综合方案，并将这种方法用于飞机指令增稳系统的设计。通过一种方案的仿真研究表明，综合控制策略不仅能够改善系统的动态性能，而且具有良好的鲁棒性。研究成果显示了神经网络动态逆方法的有效性和可行性及其在飞控系统设计中所具有的潜在能力。     

非线性动态逆系统在飞行控制系统应用中的几个问题研究

对非线性动态逆方法在飞行控制系统应用中的理论问题进行了研究,采用Singh算法证明了当前两种主要设计算法的等价性;并用逆系统的方法重新给出了非线性动态逆的解耦结构,这种结构的优点有利于工程上的应用和理解;在Singh算法意义下,得到了飞行控制系统设计中常用的一阶形式逆系统的定义和有关性质。     

多操纵面强冗余加权伪逆分配参数调节方法

针对强冗余多操纵面飞机参数多、难调节的问题,基于加权伪逆提出了控制分配模态参数调节方法,揭示了控制参数与出舵量之间的内在机理。引入虚拟控制指令,建立了加权伪逆控制分配模型。定义了一种剩余效能矩阵,从理论上推导了强冗余加权伪逆分配参数调节的规律,得到出舵量与对应参数是负相关的,特定情形下对方向舵指令无影响。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于非线性动态逆的无人机自动着陆控制系统

采用非线性动态逆(NDI)控制方法来解决无人机(UAV)自动着陆阶段的非线性控制问题。建立了无人机非线性数学模型,应用奇异摄动理论对飞机动态进行时标划分,研究快、慢状态子系统的控制器及机动产生器的设计,在无风情况下以及受到给定值风扰动情况下完成了系统自动着陆仿真验证。系统仿真结果表明该控制系统能够满足系统控制精度要求。     

单屏蔽式温度传感器动态建模及补偿技术研究

单屏蔽式温度传感器一般用来测量发动机高速气流总温,本文依据其动态校准试验数据,采用系统辨识方法建立了它的动态试验数学模型.根据辨识的数学模型,采用一种快速的动态补偿算法,得出了传感器动态补偿器的传递函数,为下一步在硬件上设计实用的温度传感器动态补偿器打下了坚实的基础.     

航空直流发电机炭片调压器原理分析及其检测电路设计

本文采用与目前书中不同的叙述方法分析了炭片调压器受力情况,得出炭片调压器在正常工作状态下是一阶动态数学模型,同时分析得出产生拍合现象的原因,在此基础上建立起整个直流电机调压系统的数学模型,根据实测而得的参数对系统进行了有负载扰动作用下的动态和稳态性能分析;最后根据调压系统的数学模型,设计了炭片调压器调试检测晶体管电路,代替电磁式调试检测装置。经实验完全可以满足要求,并且体积小,造价低,易于调试和变更参数,使用携带方便。     

一种设计参数型的有限元模型修正方法

本文提出了一种设计参数型的有限元模型修正方法。依据正交条件,采用系统矩阵对设计参数的台劳展开式,建立参数修改量的线性方程式,用奇异值分解方法求解。在本方法中充分考虑了试验模态参数误差的影响,及试验振型自由度扩充等问题。计算机仿真及实际算例的结果表明,本方法计算量小、精确度较好。     

转子-支承耦合结构的模型修正研究

在转子-支承耦合结构的动力学分析过程中,结构模态参数计算结果与实验测试结果往往存在较大差异。针对此问题,应用优化算法对结构动力学模型进行修正,使计算模型能更准确地反映结构特性。建立由梁单元、盘单元、弹性支承单元组成的结构动力学有限元模型;选择优化目标函数、设计参数,并对各参数进行灵敏度分析。应用粒子群算法对选取的设计参数进行优化,得到最优模型。利用转子-滚动轴承实验器进行验证,结果表明,方法能够有效地实现转子-支承耦合结构的动力学模型修正,修正后模型更接近实际结构。     

随机结构孤立特征值的统计特性

研究了随机结构的孤立特征值问题。将材料物理量的随机场扩展为K-L(Karhunen-Loeve)正交展式,采用非正交多项式混沌展式表达孤立特征值,建立了和摄动法类似的一系列确定的递推方程,并通过确定性有限元方法求解了这些递推方程,得到了特征值的均值和方差。在算例中用蒙特卡洛方法验证了本方法的正确性。     

有限元的一种并行算法及实现

当前,由于有限元素法大都使用串行算法,处理时间较长。本文根据有限元素法的特点和采用的并行计算机结构,提出了一种并行有限元算法,能大大提高其处理速度,加快处理周期。且算法简单,实现方便。     

Dynamic Characteristic Analysis and Experiment for Integral Impeller Based on Cyclic Symmetry Analysis Method

A cyclic symmetry analysis method is proposed for analyzing the dynamic characteristic problems of thin walled integral impeller. Reliability and feasibility of the present method are investigated by means of simulation and experiment. The fundamental cyclic symmetry equations and the solutions of these equations are derived for the cyclic symmetry structure. The computational efficiency analysis between whole and part is performed. Comparison of results obtained by the finite element analysis (FEA) and experiment shows that the local dynamic characteristic of integral impeller has consistency with the single cyclic symmetry blade. When the integral impeller is constrained and the thin walled blade becomes a concerned object in analysis, the dynamic characteristic of integral impeller can be replaced by the cyclic symmetry blade approximately. Hence, a cyclic symmetry analysis method is effectively used to improve efficiency and obtain more information of parameters for dynamic characteristic of integral impellers.     

基于非线性几何场论求解热弹性板大挠度弯曲的BEM法

基于理性力学非线性几何场理论,建立了热弹性薄板等效速率形式的Ｋａｒｍａｎ方程,通过将热弹性薄板大挠度弯曲问题看成平板弯曲问题与平面大变形问题的耦合,在固定坐标系及拖带坐标系上推导出两组边界积分方程,从而建立起新的分析热弹性薄板大挠度弯曲的边界元法。算例表明本文方法理论可靠、精度高。     

梁/液体耦合振动的边界积分对称列式法

 利用格林积分导出的液体内部扰动压力函数作为测试函数,通过变分得到一组具有对称系数的代数方程,将该方程同梁的有限元振动方程联立后,即可求解梁在液体中的耦合振动问题。本方法具有未知数目少,数据存储和计算效率高的特点。     

各向异性Chaboche黏塑性本构方程隐式应力积分算法

针对各向异性Chaboche黏塑性本构方程,利用有效参数控制法推导了该方程的隐式积分算法,该算法把所有未知量都用同一个控制参数表示,并形成控制方程,从而把本构方程应力积分的问题转化成一个非线性控制方程的求解问题.该积分算法程序,与通用有限元软件Marc结合,通过单个单元对单向拉伸、循环、松弛的响应的实验数据进行了数值模拟,通过与显式算法对比,该隐式算法的稳定性和收敛性有所提高.构件的对比分析也表明隐式算法比显式算法具有较高的效率.      

粘弹性阻尼结构的动特性分析

本文研究了粘弹性阻尼结构动力特性的分析方法。根据分数导数模型表示的粘弹性材料本构方程,对一种阻尼材料用拟合法构造了它的力学性能解析表达式。建立了一种八自由度夹层梁有限元模型,从而给出了粘弹性阻尼结构的有限元动力学方程。为分析粘弹性阻尼结构的动力特性,提出了一种非线性特征值问题的迭代解法。应用上述方法对悬臂约束阻尼层梁的复模态参数进行了分析,并进行了实验验证。结果表明,分析与实验的结果一致,说明本文所提出的方法是可靠的且有较好的精度和实用性。     

Analysis of nonlinear deformation and stability of oval cylindrical shells under combined loading by bending and torsion moments

A problem of geometrically nonlinear deformation and stability of cylindrical shells with noncircular cross-section contour is solved by the finite element method. The nonlinear system of algebraic equations to determine the nodal unknowns of finite elements is obtained with the use of the variational Lagrange principle. The system is solved by the method of successive loadings with the use of the Newton-Kantorovich method of linearization, the method of solving linear Craut’s equations and Sylvestor’s stability criterion. The nonlinear deformation and stability of shells with the oval and elliptical cross-sections under combined loading by bending and torsion moments are analyzed. The critical loads and buckling modes of shells are determined. The influence of deformation nonlinearity, shell ovality and ellipticity on the critical loads is clarified.