采用ABC算法的关节机器人动力学参数辨识

实验辨识机器人动力学参数是获取基于模型的控制器参数的主要方式。针对一般方法仅能辨识线性动力学模型从而辨识精度不高的问题,提出采用人工蜂群(Artificial bee colony,ABC)算法辨识机器人动力学模型。通过Newton-Euler法建立关节型机器人的刚体动力学模型,并用低速动态特性更佳的非线性摩擦模型描述关节间摩擦特性,代替传统的库仑-黏性摩擦模型。优化辨识实验所用的激励轨迹,采集实验数据进行必要的预处理后,采用ABC算法辨识机器人动力学参数。结果表明,ABC算法能够精确辨识动力学参数,基于辨识结果的预测力矩抑制了误差峰值的出现。应用辨识结果设计基于模型的前馈控制器,实验结果表明基于模型的控制器能够提高轨迹跟踪精度。     

"金属风暴"武器发射动力学建模与仿真

射击精度、发射安全性和动态设计手段缺乏是制约"金属风暴"武器发展的难题.基于多体系统传递矩阵法,从弹、炮、药武器系统的角度,建立了"金属风暴"武器多刚柔体系统发射动力学模型和发射动力学方程,解决了"金属风暴"武器固有振动特性计算和动力响应分析难题.编制了"金属风暴"武器发射动力学仿真程序,仿真得到了振动特性、内弹道、膛内运动、动力响应、射击密集度等,建立了武器动态性能与系统总体参数间的定量关系.研究结果为解决制约"金属风暴"武器发展的难题,为"金属风暴"武器动态设计、改进和性能提高提供了理论依据与技术手段.     

涡轮冷却器动态特性研究

从飞机空调的温度控制系统设计的需要出发，首先用理论推导的方法求得涡轮冷却器的动态数学模型的结构形式，然后提出不用理论推导的方法求得涡轮冷却器动态数学模型的模型参数，而用辨识实验的方法求得涡轮冷却器的动态数学模型的模型参数。还推导了辨识的计算公式，论述了辨识实验的方法、步骤和结果。最后提出了涡轮冷却器动态特性的计算方法，并且以欧拉法为例论述了涡轮冷却器动态特性计算的具体公式和步骤。     

液压减震器动力特性的影响因素研究

介绍了摩托车液压减震器的结构及原理,建立了其动力特性的理论模型。通过数字仿真计算研究了液压油的容性、感性等对减震器动力特性的影响情况,得出了两者影响刚好相反的结论,并与实际测量结果对比,验证了模型的正确性。这对减震器性能优化及结构改进具有指导价值,为建立基于几何尺寸参数的减震器动力特性模型奠定了基础。     

SMB色谱分离过程简化模型辨识

在线性等温线条件下针对葡萄糖和果糖两组分SMB色谱分离过程,依据机理模型设计了恰当的仿真实验,基于MIMO-ARX模型类对其进行了简化模型辨识。根据模型验证结果,分析了不同样本数据和模型结构参数对模型精度的影响。获得的简化模型对机理模型的动态行为具有较好的逼近能力．对基于模型的控制器设计具有一定的指导意义。     

基于ACA的飞行仿真伺服系统LuGre摩擦参数辨识

针对LuGre摩擦模型的高度非线性问题，提出了一种新型的基于ACA的飞行仿真伺服系统摩擦参数辨识方法。ACA是近几年优化领域中新出现的一种仿生进化算法，该算法采用分布式正反馈并行计算机制。在简要介绍LuGre摩擦模型的基础上，推导了ACA的LuGre模型静态摩擦参数和动态摩擦参数辨识方法，并将该辨识方案应用于某型电动飞行仿真伺服系统。实例仿真验证了本提出的基于ACA的LuGre模型摩擦参数辨识方案的可行性和有效性，该方案为辨识LuGre模型摩擦参数提供了一条新的途径。     

表面热流可辨识性初步分析

表面热流的可辨识性分析可用于飞行器防热层内温度测量精度和测温点位置的确定,在工程上有较强的实用意义.从无量纲分析和仿真辨识出发,根据防热层材料热物性系数、测点位置、表面热流的频域特性等参数对表面热流辨识结果的影响规律,总结出了表面热流辨识问题的相似参数:基于表面热流频率参数的傅立叶数.此后,以这一傅立叶数为判据,针对不同测量误差值的情况初步建立起了表面热流可辨识性的准则和分析方法.     

热交换器动态特性研究

本文从飞机空凋系统温度调节的需要出发,首先以集中参数模型的形式,用理论推导的方法,求得热交换器的动态数学模型的结构形式。然后,为了使热交换器的动态数学模型更加符合实际热交换器,文中提出不用理论推导的方法求得热交换器动态数学模型的模型参数,而用辨识实验的方法求得热交换器动态数学模型的模型参数。文木提出了热交换器动态特性的计算方法,即微分方程数值计算方法在其模型参数是状态参数函数的热交换器动态特性计算中的具体应用。并且以欧拉法为例,论述了热交换器动态特性计算的具体公式和步骤。     

基于最大似然法的风洞自由飞试验气动力参数辨识技术研究

采用最大似然辨识算法对风洞自由飞试验数据进行气动力参数辨识,可以避免直接对测量数据进行二阶数值微分造成的气动参数的严重误差。详细介绍了风洞自由飞试验气动力参数辨识的原理及方法,分别通过仿真和实测数据算例对方法进行了具体说明和实现。算例辨识结果表明将气动参数辨识技术应用于风洞自由飞试验,是获取飞行器气动特性的有效途径之一。力导数可辨识性较低,受测量精度影响较大;力矩导数辨识结果与工程软件计算值接近,相对误差在30%以内,基本满足工程精度要求。同时,增加试验数据测量点数、提高数据测量精准度、安装过载测量设备、提升模型加工工艺水平,均有利于提高辨识结果的可信度。     

数字双闭环瞬时值控制逆变器外特性研究

数字双闭环控制通过电流环的无差拍控制实现对负载扰动的抑制,从而提高系统的动态响应速度,但由于没有实现电压的无差拍控制,稳态精度不够理想。本文在介绍电容电流瞬时值反馈控制逆变器数字双闭环控制模型的基础上,建立了系统的闭环传递函数,并从理论上分析了影响数字双环控制逆变器外特性的因素。滤波电感参数的实际偏差和直流电压的波动对逆变器的外特性有较大影响。通过适当的参数设计和在控制器中引入直流电压的解耦控制可以解决在实际参数与控制器参数不一致时输出电压精度不高的问题。仿真和试验结果证明了理论分析的正确性,尤其是加入直流电压解耦控制明显提高了逆变器的输出稳态精度。     

飞机自动配电系统建模仿真研究

飞机配电系统的自动化是现代飞机供电系统发展的重要方向。针对目前对飞机自动配电系统建模仿真研究较少的现状,本文建立了完整的飞机自动配电系统仿真模型并进行了仿真研究。以中国国家军用标准(以下简称国军标)飞机供电特性为依据,建立了飞机配电系统中各主要部件以及故障产生模块的数字模型,推导了各部件控制信号的逻辑关系,提出了一种锁定关断控制信号的建模新方法。将所建模型应用于某新型飞机的配电系统中进行仿真,通过对过压、欠压两种故障情况下仿真与实验结果的对比,证明了所建模型能很好实现非正常状态下的保护功能。将所建立的模型略做修改,即可移植到其他飞机配电系统中,可见模型通用性强。     

Parametric Modeling of Circuit Model for AC Glow Discharge in Air

In the parametric modeling of the circuit model for glow discharge in air,a new method for the design of glow discharge circuit model is presented.The new circuit model is an important reference for the design of plasma power supply,the simulation of glow discharge plasma actuator and the simulation of glow discharge plasma anemometer.The modeling approach consists in developing an electrical model of the glow discharge in air based on circuit components.The structure of the circuit model is established according to the theoretical analysis and the experimental device.Then the parameters of the circuit model are obtained based on the circuit analysis.Finally,the circuit model is verified by comparing the simulation current with the experimental current.This model takes into account the whole framework of the air glow discharge including the sheath and the plasma area.The built circuit model is feasible and reliable,thus being instructive for the investigation of the glow discharge in air.     

晶闸管模型及其电路的计算机仿真

对电路进行计算机辅助分析和设计,其基础是根据电路元件的模型,编制程序输入计算机进行运算。晶闸管是功率电子电路中的主要器件,所以在进行功率电子电路的计算机辅助分析和设计时,必须建立晶闸管的模型。在众多的模型中,不是简单粗糙,就是网络太大,需要在大型计算机上计算。考虑到一个晶闸管可以看成由两个三极管组合而成,而一般通用电路分析程序都含有三极管模型,所以可用电路分析程序对含有晶闸管的功率电子电路进行计算机辅助分析,且可在PC机上进行。 模型的主要参数可根据晶闸管的主要参数求出,本文对Hu—Ki模型提出的计算公式进行了初步论证。利用得到的模型,在IBM—PC上进行仿真分析,结果与试验结果基本一致。     

Characterization of Self-driven Cascode-Configuration Synchronous Rectifiers

This paper presents a cascode configuration synchronous rectifier device based on silicon MOSFET and Schottky diode,which can replace traditional power diode directly. This structure has self-driven ability with simple external circuit,and the conduction characteristic is preferable to a power diode. Static characterization and switching behavior analysis of proposed structure are conducted in this paper. The switching process is illustrated in detail using real model which considers the parasitic inductances and the nonlinearity of junction capacitors. The real time internal voltage and current value during switching transition are deduced with the equivalent circuit. To validate the analysis,two voltage specification rectifiers are built. Finally,double-pulse test results and the practical design example verify the performance advantages of proposed structure.     

与电网电压同步的基准正弦电路设计与实现

提出并分析研究了一种全数字化技术的、与电网电压同步的基准正弦电路，给出了关键电路参数设计准则。试验结果与理论分析一致。该基准电路具有输出正弦电压与电网电压同步、THD小、幅值可调但不受电网电压波动的影响、简单实用、价格低廉等优点，在高频交流环节AC／AC变换系统、不间断电源系统UPS中具有重要应用价值。     

材料和尺寸参数对Rainbow型压电换能器发电能力的影响

给出了一种多方向振动能量收集装置的设计结构.为研究Rainbow型压电换能器材料、尺寸参数对其发电能力的影响,根据压电材料的机电耦合方程和对换能器的力学理论分析,建立了Rainbow型压电换能器开路电压与输出电能的数学模型.对开路电压模型进行了仿真验证,仿真结果与理论分析一致.对输出电能理论模型的数值模拟分析表明,金属基片的宽度与厚度、换能结构初始曲率半径的增大将会引起换能结构两片压电薄膜输出电能的降低;金属基片长度、压电薄膜宽度的增大将会引起两片压电薄膜输出电能的增加;压电薄膜长度、厚度的增大将会使得两片压电薄膜输出电能先增加后减小;铍青铜基片换能器要优于钢基片换能器;换能器弧形内侧压电薄膜的输出电能都要大于外侧压电薄膜.最后,结合Rainbow型压电换能器的力学分析给出了分析结果的合理解释.     

利用二、三维嵌套技术数值模拟复杂边界下的流场

通过数值模拟复杂几何区域和边界条件下二、三维嵌套紊流模型,获得了计算区域内任意一点的流场信息。这一方法克服了常规的单纯模拟二维或三维紊流控制方程组而无法获得准确的自由表面和三维紊流场的缺点,通过两者有机的结合,并采用动边界处理等先进的计算技术,得出了精度更高、更为合理的紊流场。该方法曾被用于三峡工程大江截流完成之后导流明渠通航的流场模拟中,计算结果合理可信,部分成果的精度也已得到了实测资料的验证,成果为导流明渠通航路线的选择提供了依据     

直升机旋翼试验塔电力拖动系统特性分析与仿真计算

直升机旋翼试验塔主拖动系统功率大、负载特性特殊,选择以中压变频交流调速系统作为主拖动是一种较为理想的方案。本文针对旋翼负载特性,建立了基于矢量控制的变频调速系统仿真模型,分析计算了不同机型旋翼负载的起动特性及调速性能,论证了三电平中压变频调速方式用于直升机旋翼试验系统的可行性,为旋翼试验塔的研制设计提供了理论依据。     

SVPWM逆变器数字电压调节技术的研究

逆变器开环工作时，由于输出滤波器的电感、功率管导通压降以及导线电阻等多种因素的影响，使逆变器在加卸载过程中输出电压有效值发生变化。另外，当输入电压波动时也会导致输出电压波动。为保证输出电压有效值稳定，必须加入电压调节器，形成输出电压反馈的闭环控制系统。本文论述了SVPWM逆变器的电压调节方法，建立了SVPWM逆变器模型，并对其进行了辨识，辨识结果说明把逆变器简单地等效为比例环节与实际模型之间存在误差。在此基础上得到的辨识模型，按零极点配置法设计相应的电压调节器。仿真与实验结果表明，该调节器不仅有良好的稳态性能，而且动态响应快。     

稀土永磁同步发电机外特性的向量法分析

采用双反应理论,用向量法建立了稀土永磁同步发电机外行性的数学计算模型,并定量分析有关阻抗影响外特性的具体规律。计算结果表明,除了负载功率因数外,直轴电枢反应电抗对外特性的影响最大,漏阻抗对外特性的影响较小,凸极系数只在高功率因数时对外特性有较大的影响,在低功率因数的影响很小。