耦合传导/辐射情况下的传热系数和表面热流辨识

耦合传导/辐射情况下的传热参数和表面热流辨识问题是一类特殊的传热逆问题,在工程上应用较广。本文首先建立了耦合传导/辐射的传热问题的数值方法,进行了算例验证。然后分别建立了同时辨识材料热物性参数和辐射吸收系数的算法、辨识非稳态表面热流密度的算法;分析了测点位置、测量误差、辐射吸收系数对辨识结果的影响。结果表明:同时辨识材料热物性参数和辐射吸收系数时,利用右端测点的温度辨识出热传导系数值的精度较高,利用中间测点温度辨识出的辐射吸收特性系数值精度较高。对于表面热流的辨识,测点越靠近加热面,辨识结果的精度越高;吸收系数对中间测点的辨识结果影响大于其他位置测点的辨识结果。     

光反射⁃透射测量方法在颗粒分形聚集体几何形貌重建中的应用

颗粒态物质通常以分形聚集形式存在,如碳烟、气溶胶和灰尘.颗粒分形聚集体辐射特性对研究颗粒介质中光热辐射传输有重要影响.基于光反射-透射测量方法,分析比较了单层反演模型和双层反演模型对重构颗粒分形聚集体几何特征参数的影响,并发展了一种改进的人工鱼群算法作为反问题方法,旨在提高反演结果精度.研究表明,双层反演模型比单层反演...     

基于QPSO粒子滤波的航空发动机突变故障诊断

针对标准粒子滤波算法对突变故障诊断迟缓的问题,提出了量子行为粒子群优化(Quantum-behaved particle swarm optimization,QPSO)的粒子滤波算法。该算法引入权值偏差系数的概念,当权值偏差系数超出设置的阈值时,认为系统发生故障,并结合最新的观测值,将量子行为粒子群优化算法融入到粒子的采样过程中,驱使粒子向高似然区域移动,提高粒子群对突变故障的估计性能。仿真结果表明,与标准粒子滤波算法相比,量子行为粒子群优化的粒子滤波算法显著提高了对突变故障的反应速度。     

基于UKDE和XGBoost的航班过站时间动态预测

为了提高机场运行高峰时航班过站时间预测的精度及可靠性,研究了一种结合无偏核密度估计（Unbiased kernel density estimation, UKDE）和极端梯度提升决策树（Extreme gradient boosting, XGBoost）模型的航班过站时间动态预测方法。首先,考虑模型输入变量航班密度的连续性和不确定性变化,利用UKDE法估计机场航班密度,将其作为动态指标输入模型。其次,引入量子粒子群（Quantum particle swarm optimization, QPSO）法优化XGBoost模型。最后,考虑前序航班延误发生前后输入特征的变化,利用初始预测结果对航班密度进行修正,得到二阶段预测结果。研究结果表明：本文方法在高峰时段的预测平均绝对误差为7.365 min,效果优于随机森林（Random forest, RF）、粒子群（Particle swarm optimization, PSO）-XGBoost和XGBoost,修正后的预测结果平均绝对误差减少了3.373 min;模型输入参数按敏感性程度由高到低依次为航班密度、前序航班提前到港时间和延误...     

光反射-透射测量方法在颗粒分形聚集体几何形貌重建中的应用（英文）

颗粒态物质通常以分形聚集形式存在,如碳烟、气溶胶和灰尘。颗粒分形聚集体辐射特性对研究颗粒介质中光热辐射传输有重要影响。基于光反射-透射测量方法,分析比较了单层反演模型和双层反演模型对重构颗粒分形聚集体几何特征参数的影响,并发展了一种改进的人工鱼群算法作为反问题方法,旨在提高反演结果精度。研究表明,双层反演模型比单层反演模型能提供更多的不相关信息来提高反演精度。与人工鱼群算法相比,改进的人工鱼群算法具有更高的精度和更好的鲁棒性,能够有效地避免局部优化问题。本文结果为预测颗粒分形聚集体几何特征参数提供了一种有效的测量技术。     

基于云滴粒子群优化算法的多道次端铣削高效稳定切削参数优化方法（英文）

多道次端铣削切削参数对加工时间和加工质量有着正面或负面的影响,因此对多道次端铣削加工参数的优化是非常重要的。本文建立了基于二阶全离散法(Second-order full-discrete method,2ndFDM)的三维稳定性预测模型,以同时优化主轴转速、轴向切深和径向切深。在综合考虑三维稳定性、机床性能、刀具寿命和加工要求的条件下,得到各道次的最佳加工参数,以达到最短的生产时间。同时提出了一种基于云滴的粒子群优化(Cloud drop-enabled particle swarm optimization,CDPSO)算法,并利用13个标准测试问题对CDPSO算法的性能进行了评估。数值结果表明,该算法在计算成本、搜索能力和鲁棒性方面具有一定优势。最后通过一个切削参数优化实例验证了所提方法在提升加工效率与稳定性方面的有效性。     

多旋翼无人机飞行控制自动调参技术

目前,多旋翼无人机控制器设计问题中存在着大量的依靠经验的调参工作。为了使调参简单而又可靠,本文基于控制器参数与控制系统性能响应存在的对应关系,提出了自动调参思想。在满足控制器各项性能指标的前提下,利用粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)提炼出优化目标和约束条件。对被控对象进行建模并搭建非线性模型。然后,利用工程实践方法估算出参数范围,并利用粒子群快速优化特点自动寻找在约束条件下符合性能指标的控制器参数。最后,通过Matlab/Simulink对模型进行仿真验证。仿真结果分析表明,PSD可快速准确地对飞行控制进行自动调参。     

基于VGWO算法的风力机二阶积分滑模转矩控制器设计（英文）

提出了一种基于变速灰狼优化算法(Variable speed grey wolf optimization,VGWO)的二阶积分滑模(Sec?ond?order integral sliding mode control,SOISMC)鲁棒控制策略。该策略的目的是实现风力机的最大风能捕获,提高风力机的发电量。首先,根据风力机的不确定性模型,设计了一种收敛速度快、鲁棒性强且能有效抑制抖振的二阶积分滑模转矩控制器,保证了转矩控制器能够有效地跟踪参考转速。其次,考虑到灰狼优化算法(Grey wolf optimization,GWO)具有较强的局部搜索能力和粒子群优化算法(Particle swarm optimization,PSO)具有较快的收敛速度和较强的全局搜索能力,将PSO的速度分量引入GWO中,使改进的VGWO具有较快的收敛速度、较高的求解精度和较强的全局搜索能力。然后,利用VGWO对风力机转矩控制器的参数进行优化。最后,在Simulink/SimPowerSystem平台上进行了仿真,结果表明了该策略在存在外部干扰和模型不确定性情况下的有效性。     

PIV系统测量误差的实验评价方法以及实验参数的优化

提出了一种PIV(Particle Image Velocimetry)测量误差的实验评价方法：利用匀速转动圆盘上粒子的反射光模拟流场中示踪粒子散射光解决基准速度场。建立了一套二维PIV系统的测量误差评价系统,利用该系统对PIV测量误差和测量精度进行了实验评价,得到了结果误差在空间及时间上的概率分布特性,并对两个关键PIV实验参数进行了优化。实验表明该误差评价方法装置简单,方法可靠,可方便灵活地对PIV系统测量误差和测量精度进行实验评价和参数优化研究。     

基于RS-PSO-SVM的航材消耗预测模型

针对航材消耗预测影响因素多,结合航材消耗特点,研究粗糙集（Rough set, RS）与支持向量机（Support vector machine, SVM）相互融合的航材消耗预测问题。通过RS不完备信息系统的属性约简剔除航材消耗信息系统中冗余的定量因素,在属性重要性基础上将7个影响因素约简为3个影响因素,保留了该系统的核心知识。引入粒子群算法（Particle swarm optimization, PSO）优化SVM模型,寻优得到的参数组合,建立RS-PSO-SVM航材消耗预测模型。实例分析表明,RS-PSO-SVM模型的预测准确度较好,相比较于PSO-SVM、RS-BP（Back propagation）预测性能更佳。     

基于CPSOGSA算法的威布尔参数估计及其在民机设备可靠性评估中的应用

为了解决小样本条件下民机装备可靠性模型参数的估计问题，本文提出一种基于收缩系数的粒子群万有引力搜索算法（Contraction factor Particle Swarm Optimization-Gravitational Search Algorithm,CPSOGSA）的参数估计算法。该方法提升了粒子群算法寻优性能，有效提升威布尔模型的参数估计精度。通过算例证明：该方法可以很好地用于民机设备的小样本可靠性参数估计，估计结果具有较高的精度，且耗时更短，表明了该方法的有效性和可行性。     

一种新PSO混合算法在直升机配平中的应用

直升机配平计算是动力学分析的基础,其实质是求解高维复杂的非线性方程组。针对经典算法与智能算法的特点与不足,提出了一种求解非线性方程组的新粒子群方法。在粒子群(Particle swarm optimization, PSO)算法的基础上,根据模拟退火(Simulated annealing, SA)思想,引入了嵌入式LM (Levenberg-marquardt)优化 算子。该方法充分发挥了3种算法的优势,克服了LM算法初值敏感性,PSO算法易陷入局部极值等问题。通过UH-60A直升机实例配平计算,验证了本文算例模型的准确性。在此基础 上,针对某一前飞状态下的配平算例,在收敛可靠性和计算效率上通过与其他算法进行对比,表明该算法具有可靠的收敛性和较高的计算效率,进一步验证了该算法在配平问题上的可信度与实用性,为直升机飞行动力学问题的处理提供了一种新的有效方法。     

高功率密度斜向支柱锥齿轮辐板结构设计优化（英文）

为满足直升机传动系统对复杂工况下齿轮轻量化设计的迫切需求,提出了一种高功率密度斜向支柱锥齿轮辐板结构的设计优化方法。基于考虑应力约束的变密度法,对锥齿轮辐板进行了拓扑优化与重构,得到一种新颖的突破传统构型的高功率密度斜向支柱锥齿轮辐板结构。在传统粒子群优化（Particle swarm optimization,PSO）算法的基础上,引入马尔可夫链和进化因子,自适应地选择跳变策略和延迟信息,进而发展了智能先进的时滞跳变粒子群优化（Switching delayed PSO,SDPSO）算法,并将其应用于斜向支柱锥齿轮辐板结构的尺寸优化。优化后,锥齿轮辐板质量共减小了19.24%,所有工况的最大von Mises应力共减小了7.27%,各工况应力分布更加均匀,证明了所设计的锥齿轮辐板的结构优势和所提出的设计优化方法的先进性。     

基于PSO-SVR的飞行员工作负荷预测

飞行员工作负荷是影响飞机运行安全的重要因素。开展飞行员工作负荷预测是适航审定过程中,验证驾驶舱设计是否符合适航规章的重要手段。本文针对某型民用飞机设计了模拟飞行试验,用于采集飞行员生理指标数据和国家航空航天局任务负荷指数（National Aeronautics and Space Administration task lood index, NASA-TLX）量表评价数据。以飞行员生理指标数据为输入,NASA-TLX量表主观评价数据为输出,建立了基于粒子群算法优化的支持向量回归机（Particle swarm optimization-support vector regression, PSO-SVR）模型的飞行员工作负荷预测模型。对本文建立的PSO-SVR模型与默认参数的支持向量回归机（Support vector regression, SVR）模型的预测精度进行了对比,针对4个不同场景,预测精度分别提高了7.5%、9.5%、7%和5.8%,结果表明基于PSO-SVR的预测模型得到的飞行员工作负荷预测值精度更高。     

过氧化氢-煤油火箭发动机喷流红外辐射亮度的精确测量

姿轨控火箭发动机喷流红外辐射特性的定量测量,是飞行器突防效能研究以及喷流流场数值模拟计算模型验证中的一个关键环节。为定量研究火箭发动机喷流红外辐射场分布,对某型过氧化氢-煤油小火箭发动机进行了喷流红外辐射特性测量实验。使用的制冷型中波红外相机波段为3.7~4.8 μm,该相机探测阵元平均噪声等效温差为16 mK,输出16 bits信号,具有高灵敏度和大动态范围。通过对红外相机的黑体辐射定标,并对定标误差进行分析,反演所测灰度值图像,在与喷流垂直方向得到中波红外波段的喷流辐射亮度分布。测量结果表明,小火箭发动机喷流中马赫盘结构位置清晰,喷流在中波红外波段的峰值辐射亮度为184 W/（m2·sr）,辐射测量精度为12 W/（m2·sr）。     

基于卷积神经网络的近壁流动高分辨率平均速度场预测方法

本文设计并验证了基于卷积神经网络的边界层近壁流动高分辨率平均速度场预测方法:首先采用示踪粒子图像对数据集训练卷积神经网络，通过调整神经网络参数可以预测示踪粒子在数据集上的平均跨帧位移；然后使用该卷积神经网络预测像素空间中各像素位置的单粒子位移，得到高分辨率的平均速度场信息。将该方法用于预测湍流脉动较小的边界层近壁区的平均流动，能够将空间分辨率提高到单像素精度。误差分析发现，该方法获得的测速精度略优于传统单像素系综平均互相关算法，且对粒子浓度和示踪粒子图像对数目的要求明显低于后者。     

用PDA测量两相湍流流场时固体粒子的选择

激光法测量两相流是近年来开发的一项新技术，测量过程中需要存在合适的粒子。本文研究了用三维粒子动态分析仪（ＰＤＡ）测量气固两相湍流流场时固体粒子的选择问题。试验过程中，运用几种不同的粒子作为煤粉粒子的模拟粒子进行测量和比较，结果表明：（１）粒子的特性参数是影响测量精度的重要因素之一；（２）测最气固两相湍流流场中粒子的运动特征时，应尽可能选择形状较规则、折射率大、尺寸分布合理、不易粘结且易于收集同时接近所要模拟的粒子性能的固体粒子，必要的时侯应结合粒子性能对测量结果进行修正．     

基于三次样条插值的时滞GDM(1,2)模型构建及应用

针对具有时滞特征的输入输出系统,建立了灰色时滞GDM(1,2)模型。并结合三次样条插值和粒子群优化算法,求解出模型的3个参数[a,b,τ]。相对于先利用灰关联分析确定出时滞参数τ再求解灰预测模型的方法,把时滞参数τ融入模型中求解,避免了参数求解过程中的误差传递;并且还消除了时滞参数τ必须为整数的限制,使模型更加贴合现实中滞后期数不一定为整数的实际情况。最后将模型应用于公路旅客周转量的预测问题,实例表明该模型在具有时滞特征的输入输出系统预测中具有较高的精度。     

ADAPTIVE EXPONENT SMOOTHING GRADIENT ALGORITHM

由于ＬＭＳ算法具有权调节时间延迟和低通滤波的特性，故提出一种新的自适应指数平滑梯度算法。研究表明，当信号是一个高斯平稳过程时，在参数域｛Ω１：α∈（０，１）｝×｛Ω２：β∈（０，∞）｝上，该算法渐进无偏收敛于维纳解。本文给出了算法收敛性能和性能失调的理论分析以及计算公式。计算机模拟的数值结果表明，该算法是有效的。     

靶机红外目标模拟装置的研究

通过对一种靶机红外目标模拟装置的研究，介绍了这种装置的设计特点、参数选择和试验结果。该装置以固体燃料作为燃烧剂，其红外辐射强度主要决定于燃料的组分、工作温度、辐射体的材料以及辐射体的面积，而工作温度的选取是设计的关键。文中提出一种实用而简便的综合分析方法，根据装置所需要的红外辐射强度来预计其工作温度与结构尺寸，据此设计的装置实物经红外辐射特性测定后证明能满足预定指标要求。本文陈述的这种方法已被用于某靶机红外目标模拟装置的设计，并取得实际应用成果，对同类装置的设计和研究可资借鉴