基于任意空间属性FFD技术的融合式翼稍小翼稳健型气动优化设计

 以非均匀有理B样条基函数为空间控制体属性,建立了任意空间形状自由变形(FFD)技术参数化方法。所建立的气动外形参数化系统通过FFD控制体的分布以及控制顶点的合理选取,能够对任意复杂外形进行参数化设计。首先采用FFD控制体对某型客机翼稍小翼进行空间属性构建;然后结合基于Delaunay图映射技术建立了结构对接网格变形模式,采用分群粒子群算法以及误差反向传播训练算法(BP)神经网络进行稳健型气动优化系统的构建;最后对某型客机融合式翼稍小翼的后掠角、倾斜角和高度等参数进行稳健型气动优化设计,分析对比了优化前后翼梢小翼表面压力云图、截面压力分布及载荷分布。优化设计结果表明:设计后的翼稍小翼的升阻比与阻力发散特性明显提高。     

复杂零件加工过程质量控制与改进方法研究

针对航空复杂零件加工过程误差监控、溯源及过程调整问题,提出了一种复杂零件加工过程质量控制与改进方法。在传统SPC质量监控方法的基础上,设计了扩展误差流与MSPC集成的监控策略,并分别设计了单元、多元以及非线性profile的三种控制图;针对因果关系明确的几何定位误差的分解与溯源,建立了基于动态Bayesian网络的因果模型,针对误差源因果关系不明确的受力变形误差的分解与溯源,建立了基于粒子群(PSO)改进的支持向量机的误差溯源方法;在加工过程质量波动调整方面,引入多元工程过程控制(MEPC)理论,建立了MSPC与MEPC集成的加工过程波动调整方法。     

转子连接结构力学特性稳健设计

针对航空发动机转子结构具有质量/刚度分布不均匀、界面连接和承受大弯曲载荷等结构力学特性,分析了转子连接结构力学特性与界面接触状态之间的关联性,提出适用于工程设计的连接界面滑移和摩擦-疲劳损伤程度的界面接触状态、应变能和摩擦功等定量评估参数。建立了基于连接界面变形协调和转子应变能分布控制的转子连接结构力学特性稳健设计方法。结果表明:通过对转子结构几何特征参数进行优化,提高了连接界面在离心载荷作用下的变形协调性,改善了在工作载荷下转子弯曲应变能分布,可以减少连接界面摩擦-疲劳损伤,从而降低连接结构力学特性对载荷环境的敏感度,保证转子结构力学特性稳健。以高速转子系统中连接结构为例,通过仿真计算验证了带有界面连接的转子连接结构力学特性稳健设计的有效性。     

在轨加注任务中变质量特性下的空间操作臂状态扩展自适应镇定控制

模块更换方式在轨加注任务面向不同类型的多个待加注目标与推进剂模块,过程中涉及航天器对接与分离、推进剂模块拆卸与组装等多种操作,研发时需要考虑系统中质量特性变化复杂,以及地面验证中存在的全周期、遍历性的任务级微重力模拟试验难以实现的问题。首先,针对地面调试良好时在轨加注空间操作臂系统可能被掩盖的非线性动力学特性,分析了一定参数范围下,任务执行过程中负载和基座质量特性变化对空间操作臂动力学特性和控制性能的影响。随后为实现对控制对象及环境改变的自适应性,基于惯性矩阵分解与重力载荷矩阵线性化,设计g的自适应律,并扩展系统状态变量,建立系统的Hamilton模型,进而基于能量函数整形与阻尼注入的无源性控制思想,设计预置镇定控制律,提出一种可对不同工况下的系统非线性实现自适应镇定的控制方案。最后,通过仿真研究验证了所提控制方案的有效性。     

多指标质量控制的统计原理和方法

在生产工序统计独立的条件下,W.A.Shewhart各种工序控制图已取得了显著的应用效果。为了适应相依工序质量控制的需要,张公绪发展了W.A.Shewhart的思想,建立了选控图的理论和方法。无论是Shewhart图还是选控图都是基于单质量指标统计规律的信息,实现工序的最终控制。然而,在实际生产中,人们对产品质量的要求往往是多指标的。如何综合多个质量指标的统计信息对生产工序的系统因素变异趋势做出更确切的预测和控制是质量管理领域待研究的现实问题。本文首先从信息论的观点出发,建立了多指标工序控制的统计模型。进而利用多元分析的有关结果研究了多指标质量控制图的统计原理和实现方法。     

基于动态Bayesian网络的叶片加工质量监控与溯源

 针对叶片加工过程中质量精度不高的问题,提出了基于动态Bayesian网络的叶片加工质量监控与溯源方法.利用动态Bayesian网络建立起叶片加工工序间的相互联系,实现对整个加工过程的控制.基于Bayesian网络对影响加工工序的因素集建立因果联系,采用多元统计过程控制中的T²控制图完成对各工序影响因素集的监控.进行误差溯源时,根据Bayesian网络建立的因果关系对失控样本的T²统计量依据原因变量进行误差分解,并构建各分解变量的控制限,将其作为误差源判定的条件.通过对某叶片加工过程的仿真,验证了所提方法的有效性.     

捕获非合作目标后航天器的自主稳定技术研究

捕获非合作目标后航天器质量特性发生突变,这大大地增加了系统的不确定性,控制不当容易导致失稳.为避免控制过程中航天器出现较大系统干扰问题,提出了先识别捕获后的系统质量特性,而后合理摆放非合作目标的自主稳定策略.首先,对航天器捕获过程和自主稳定策略进行了描述;其次,依据动量矩定理建立了非合作目标与航天器组合系统的数学模型,推导了非合作目标位置与质量特性之间的关系;然后,基于航天器数学模型和姿态测量信息,采用非线性规划方法对质量特性进行了辨识;最后,利用滑模变结构理论设计了非合作目标的控制回路,采用Lyapunov理论对系统的稳定性进行了分析.仿真结果表明:本文提出的自主配平策略响应快、精度高,适合在轨服务.     

基于线性自抗扰控制器的燃气流量可调发生器压强控制算法研究

为了提高对燃气发生器燃气流量的控制效果,建立了一种压强闭环控制系统。分析了此系统的工作原理,并建立系统的动态模型。针对系统模型的特性,设计线性自抗扰控制器对其进行控制。由于扩张状态观测器的存在,线性自抗扰控制器在一个较大的范围内很好地补偿了系统参数波动对输出的影响,提高了系统的响应速度与控制精度。在不同工况与干扰下仿真结果表明,相对于传统控制器,线性自抗扰控制器缩短了30%的调节时间,降低了约50%的干扰输出,具有更好的动态特性。     

直流电机网络控制系统仿真

对直流电机网络闭环控制系统进行仿真分析,根据电机网络闭环控制系统原理建立仿真模型。对具有数据丢包的直流电机网络伺服控制系统输出响应特性进行仿真,比较系统分别采用PI控制及增益,可调PI控制方式时的输出特性。结果表明,相比常规PI控制增益可调PI控制方法在网络环境下具有更好的控制特性。该研究为网络伺服控制技术提供可靠的参考依据。     

小批量工序控制的研究

Shewhart工序控制图的实施是基于大量数据的统计规律性。在小批量工序控制场合,这种常规工序控制技术失效。小批量工序控制已有的控制技术有:目标图,比例图。前者要求所组合各类数据的方差相同;后者则要求所组合的各类数据的期望和方差成比例。这严格限制了目标图和比例图的使用范围。本文研究小批量工序控制的统计原理和实现方法。首先提出小批量数据组合的同分布原理;研究实现这一原理的标准变换方法,建立小批量标准变换控制图,并通过仿真分析评价标准变换图的有效性和检出能力。并对标准变换图进行实证分析;最后指出进一步研究的问题。     

基于软件无线电的VOR射频激励源研究

在对机载VOR接收机进行测试与维护时,需要提供可以模拟地面台射频信号的激励源;目前使用的射频激励源一般为传统的专用硬件设备,存在调制参数固定、无法灵活调节等问题。为解决该问题,对VOR射频信号原理进行了分析,基于软件无线电原理,对VOR射频激励源进行了设计;采用零中频软件无线电结构,在计算机上实现对VOR射频信号的正交调制,从而能够对调制参数进行灵活调节,并通过通用的硬件平台发射VOR射频信号;系统可通过人机交互界面、网络或GPIB方式进行控制。使用频谱仪对系统进行了测试,并将输出的射频信号进行记录后,导入到Matlab进行分析验证。结果表明,系统误差在允许的范围内,能够为VOR接收机提供符合要求的射频信号。     

微型氙气供给模块性能研究及在轨应用

传统氙气供给系统由于系统复杂、重量体积大、价格昂贵、生产周期长等劣势,已无法适应低轨互联网卫星星座对低功率霍尔电推进系统的轻质化、低成本及快速研制的发展要求。本文提出一种基于复杂流体通道先进成型和微型化流体控制部件相结合的Bang-Bang控制型微型氙气供给模块,对其结构组成和工作原理进行了介绍。基于Matlab与AMESim联合仿真方式搭建了其系统动态仿真模型,并采用Peng-Robinson方程考虑了氙气的超临界特性,对其Bang-Bang压力控制特性进行仿真研究。对微型氙气供给模块与600W霍尔推力器的在轨数据进行了分析,产品在轨工作稳定,在轨数据与仿真结果相吻合。     

军用飞机大修过程质量控制方法研究

结合飞机大修的常规流程,分析了各阶段产生的故障信息,从全面质量管理理念出发选取监控点,研究了故障数据分析方法,并利用C控制图实现了在不同维修工序后对大修飞机质量特性波动的定量认识、评估、处理和监控,保证了军用飞机大修后的安全性和可靠性。     

测试转台宽频带系统的前馈控制器设计方法与仿真

分析了前馈控制器在提高系统跟踪性能中的作用并利用正弦信号幅相自适应控制原理提出了一种基于频域模型参数辨识的宽频带前馈控制器设计方法,系统仿真显示控制器设计能够使系统的频域和时域特性得到改善。前馈控制器特性参数可在线测试,从而减少了模型估计不确定性的影响。     

转子结构系统界面失效分析及稳健设计方法

针对结构非连续转子中连接界面接触状态变化引起界面力学特征改变,使转子系统动力特性不稳健的问题进行分析,并提出了一种界面接触状态的稳健设计方法。结果表明:该方法通过分析结构非连续转子系统中界面损伤失效的力学过程,对结构特征参数进行优化设计,降低界面力学特性对载荷环境的敏感度。以涡轮转子套齿连接为例进行优化设计得到,在加工装配误差所导致的应力极限情况下,最优解的接触应力水平更加远离应力约束边界,使带有连接界面的结构非连续转子系统的力学特性更加稳健,具有较好的工程应用价值。      

型号波动管理方法与实践

结合企业提升武器装备质量稳定性的需求,建立波动管理模式、技术体系、评价体系、支撑平台,形成波动管理通用规范、推荐实践指南;对接企业制造执行系统(MES)开发波动管理软件,实现QFD、FMEA、DOE、SPC、MSA等质量工具集成、波动管理流程控制、统计分析及在线监控;针对XX系列飞机载机、刹车系统、螺旋桨系统的关键工序开展工程应用,显著提升制造过程质量一致性和稳定性。为解决研制向批产转移质量控制难题,提供系统完整的解决方案及技术支撑,夯实国防科技工业全面推广实施波动管理的技术基础。     

高效液力偶合器及其对传动形成动载荷的影响

分析了高效无滑差液力机械偶合器的工作原理，采用“双质量”系统模型研究了系统的动力学特性，并进行了仿真分析。通过幅频特性分析指出，使用高效液力偶合器可以降低在额定工况的波动幅值，尤其是在共振频率之外的工作区。     

空间探测原子磁强计的主动磁补偿实验

在空间探测过程中,采用高灵敏无自旋交换弛豫(SERF)原子磁强计在行星表面进行磁场测量是原位物质成分分析的有效手段之一。为了提高SERF原子磁强计的磁场测量灵敏度,必须减小外界磁场扰动对其原子自旋SERF态质量的影响,基于SERF原子磁强计的测量原理,设计了一套主动磁补偿系统。首先,通过测量驱动激光光强获得3个方向的磁场信息;在此基础上,控制电流源和线圈主动产生一个与外界磁场扰动大小相同、方向相反的磁场来补偿扰动,以提高原子自旋SERF态的质量;最后,结合现有的SERF原子磁强计实验平台进行了实验验证。实验结果表明,与手动补偿方式相比,采用本文所述的主动磁补偿系统,可以实时跟踪磁场补偿点,降低系统信号的噪声,补偿了外界磁场的扰动,验证了磁强计主动磁补偿技术的有效性,为后续样机的研制奠定了技术基础。     

一种共轴式直升机操纵机构的运动学建模与分析

 共轴式直升机操纵机构的输入/输出运动学关系复杂、非线性严重,不同通道间控制耦合大,其中航向采用全差动的操纵机构最为复杂。为了分析用比例关系简化建模所引起的误差及利用逆运动学进行操纵系统线性化,必须对操纵机构运动学进行精确建模。针对一种航向全差动操纵机构,首先,运用机构学原理,通过去除过约束、局部自由度对机构进行简化,计算得到操纵机构自由度;然后,将操纵机构分为3个子模块,通过对每个模块应用空间机构位置分析方法进行正向、逆向运动学推导,建立系统完整的运动学模型;利用光学测量原理设计了测试系统,并通过实验验证了所建模型的正确性;最后给出了所建模型在共轴式直升机建模、操纵解耦及线性化方面的应用方法。     

基于预装配精度分析的飞机关键装配工序质量控制技术

针对大型飞机机身部件装配过程中经常出现装配精度超差造成的装配返工、返修现象,提出基于预装配精度分析的飞机关键装配工序质量控制技术。首先,对零部件或在制装配件的关键特性点实际坐标信息进行预处理,包括坐标系转换、数据补偿、数据整合与格式转换;其次,基于装配工艺和实测数据,建立基于实测数据的装配工序精度模型,进行预装配精度分析。最后,以某型飞机中机身壁板装配为例,采用激光跟踪仪获得关键控制特性点的三维坐标实测信息,将处理后的实测数据作为装配精度预测模型的输入偏差进行预装配精度分析,实现了中机身壁板的质量控制。