机器学习数据融合方法在火箭子级栅格舵气动特性建模应用中的比较研究

机器学习数据融合方法可帮助降低飞行器气动数据库建立的成本,加快研制进度,目前已经成为飞行器设计方法领域越来越活跃的研究方向,但其在工程复杂问题方面的应用研究并不充分。将多种常见变可信度数据融合模型应用于运载火箭子级栅格舵落区控制的工程项目,在开展部分工况的风洞试验基础上,结合少量的CFD数值模拟结果,研究相关函数和不同模型预测完整工况气动特性数据的差异性。通过对比加法标度函数修正模型、Co-Kriging模型、分层Kriging模型和多可信度神经网络模型等4种不同的数据融合模型发现:高斯指数相关函数对气动建模问题的适应性更好;Co-Kriging模型对气动数据的内插表现最好;分层Kriging模型对内插的预测精度较高,外插效果不理想;多可信度神经网络模型在外插区域能获得更光滑、合理的预测结果。     

基于广义正交域的一种动载荷识别方法研究

提出广义正交多项式理论，并且基于这一正交域研究线性动力学系统输入输出时域卷积关系变换到广义正交域的线性算子。数值仿真及试验考核表明该方法适用于各种类型的确定性动载荷识别问题，具有良好的识别精度和抗噪声干扰能力，尤其对于短样本冲击载荷的识别更具有独特的优势。该方法在实际工程结构应用时，具有试验成本小，易于实现等特点，是一种十分值得推广的动载荷识别新方法。     

改进的CFD/CSD耦合系统设计方法及其计算

论述了界面上的数据交换方法和时间推进格式在流体动力学（CFD）和结构动力学（CSD）耦合求解非线性气动弹性问题中的关键作用;改进了CFD／CSD耦合系统．包括基于边界元方法设计了CFD和CSD耦合界面的数据转换方法,该方法可在同一映射矩阵处理结构响应和非定常气动载荷转换,保证了耦合边界上的能量守恒;改进了一种松耦合方法流程,在保持模块化基础上提高了计算精度和效率。最后将本文方法应用于二维位移外插算例和A—GARD445．6机翼的动响应分析中,结果表明本文方法具有较高精度。     

等应变速度的一种自控系统

目前,国内大多数材料试验机都比较陈旧,无等应变速度单向拉伸的自控系统。本文介绍一种在老的试验机上配置常规仪器、以进行等应变速度单向拉仲的系统。介绍此系统的原理、仪器的选择和调试方法,还结合超塑性拉伸试验对这种系统进行具体说明。此系统操作简单,成本低,能满足一般试验的精度要求。     

高超声速风洞连续变动压舵面颤振试验

为了研究舵、翼面高超声速颤振特性,中国航天空气动力技术研究院建立了高超声速风洞连续变动压颤振试验技术。对具有相同结构动力学和气动特性的舵面模型进行颤振试验,试验马赫数为4.95和5.95。试验中缓慢连续增加试验动压直至颤振发生,并由此获得颤振临界参数;采用短时傅里叶变换时频域分析法研究了试验中模型频率随动压变化的耦合特性,分析表明该模型在试验条件下发生了经典弯扭耦合颤振。试验中还采用亚临界试验数据对颤振余度法和阻尼外推法2种颤振边界预测技术进行了研究,2种方法在高超声速颤振试验中都显示了良好的预测精度。研究还表明,动压增加的速率对颤振边界的预测精度影响较小。采用红外热成像技术对模型的气动加热进行了研究,温度场测量显示舵面最高温度出现在舵根部前缘位置,舵前缘和舵面斜面中后部温度也较高;舵轴裸露在流场中的部分由于反射板附面层的影响其气动加热问题并不严重。     

微机控制大功率高精度直流电动机无级调速系统

NH-2大型双试验段低速风洞的动力系统为采用微机控制的大功率高精度直流电动机无级调速系统。 该系统应用转速和速压的模拟量闭环反馈及微机速压数字量反馈的特殊调节方法——给定值补偿调节法,解决了大延时速压参数的高精度控制问题,在国内风洞中处领先地位。 系统的技术数据如下: 控制电机功率 1000千瓦 风速范围 4—88米/秒 追压控制精度 优于0.2％ 节省能耗 20％以上 本文介绍微机控制直流电动机原理,主要程序流程图,以及提高速压控制精度的措施。     

三轴液压转台系统最优控制

三轴液压转台系统的核心是阀控马达伺服机构，由于其负载性惯量大，固有频率较低，采用经典控制理论设计的控制系统难以获得满意的响应特性和控制精度，以转台外框为例建立了转台液压系统的数学模型，应用最优控制理论，获得了使线性二次型性能指标为极小的最优控制规律。数字仿真结果和以该控制规律为依据设计的数模混合控制器进行的试验结果均表明，最优控制规律不仅有效地改善了转台的稳定性，而且提高了转台的响应速度和控制精度     

GPS-AHRS组合导航系统

本文研究了采用低精度陀螺的航向姿态基准系统(AHRS),应用卡尔曼滤波技术与全球定位系统(GPS)组合所构成的导航系统。文中推导了组合导航系统的动态方程,给出了该系统在航空应用中,采用S形机动飞行实施空中对准的协方差模拟结果。分析结果表明,该组合系统能提供较高精度的导航与姿态信息,具有较大的实用价值。     

结构动态试验测量通道的系统校准

在结构动力学试验中，测量通道的校准质量直接影响测量数据的精度。要得到一个通道从头至尾的传递函数．既可以避免累积误差同时又具有信号补偿能力．最好的方法是采用系统校准。本文详细地介绍了测量通道的现场系统校准技术。     

高焓电弧风洞试验热化学非平衡流场数值模拟

针对高焓电弧风洞内部流动的热化学非平衡效应及气体组分和振动能量冻结效应导致的试验数据外推困难问题,基于高焓风洞喷管/试验段/试验模型一体化数值模拟的思路,通过数值求解三维热化学非平衡Navier-Stokes方程,开展了FD-15高焓电弧风洞典型运行状态下流场的数值模拟,与典型试验状态的气动热数据进行了对比验证,研究了试验数据外推飞行条件的方法及有效性问题,分析了提高驻室总压对试验数据外推的影响。研究表明:（1）风洞试验段来流离解度高,热化学非平衡效应及其冻结现象严重;（2）热流校核试验测量数据位于一体化数值模拟的完全催化热流和非催化热流之间,分布合理,验证了计算方法和程序的正确性;（3）试验模型安放位置对模型表面压力和热流存在影响,模型与喷管出口的距离越大,模型表面压力和热流越低;（4）当驻室总压较低时,通过双尺度模拟准则（模拟飞行条件总焓和双尺度参数ρ_∞L）外推热流失效,使用部分模拟准则（模拟飞行条件总焓和驻点压力）外推热流也会出现较大差异,在非催化条件下这一现象更加明显;（5）当驻室总压较高时,使用双尺度模拟准则或部分模拟准则外推飞行条件,产生的热流差异明显减小。     

一种快速计算电磁各向异性介质目标RCS的新方法

从电磁理论中的体等效原理出发,推导了任意电磁各向异性介质目标电磁散射的体积分方程。在此基础上,由SWG基函数和伽略金法建立其矩阵方程。在迭代求解过程中,应用了快速计算阻抗元素的等效偶极子法和加速矩阵向量积的快速偶极子法两种快速算法,有效地降低了传统矩量法计算电磁各向异性介质目标RCS的时间。同时,在快速偶极子法中,远场组间互阻抗元素无需显式计算,并且形式简单的聚集、转移和发散函数可现用现算,从而大量节省了计算机内存。数值仿真结果表明:本文使用的方法在分析电磁各向异性介质目标的电磁散射特性中是非常有效的,不仅有高的计算效率和低的内存需求,而且有良好的数值精度。     

Control System in Missiles for Whole-Trajectory-Controlled Trajectory Correction Projectile Based on DSP

A control system for correction mechanisms through the whole trajectory is proposed based on the principle of one-dimensional trajectory correction projectile. Digital signal processing （DSP） is utilized as the core controller and gobal positioning system （GPS） is used to measure trajectory parameters to meet the requirements of calculating ballistics and system functions. Firstly, the hardware, mainly including communication module, ballistic calculation module, boosting ＆ detonating module and data storage module, is designed. Secondly, the supporting software is developed based on the communication protocols of GPS and the workflow of control system. Finally, the feasibility and the reliability of the control system are verified through dynamic tests in a car and live firing experiments. The system lays a foundation for the research on trajectory correction projectile for the whole trajectory.     

导弹复合随动系统运动特性校准技术

针对某型导弹随动系统在实际发射过程中的运动姿态准确性,本文设计了一种高速相机动态测量系统。该系统采用多台高速相机为图像采集传感器,运用图像处理技术在导弹复合随动系统上实现其运动姿态的动态采集,利用软件编程完成运动特性动态数据的自动采集与处理,最后实现导弹随动系统运动特性动态校准。研究结果表明,该技术具有环境适应性强、测量效率高等优点,而且系统精度精确稳定。     

旋翼／机体耦合动稳定性计算与试验的对比

采用带外伸量及弹性约束的当量铰桨叶模型，考虑了旋翼挥／摆结构耦合及动力入流非定常气动力，建立了悬停状态旋翼／机体耦合动稳定性分析方法，适用于星形柔性及无铰式等旋翼系统。分析时挥舞、摆振、机体运动及动力以均以复数变量表示。通过各自由度之间相互作用分析，揭示了动不稳定的机理及动力入流均以复数变量表示。     

一种充分局部化的子结构并行分析方法

机群系统是一种低成本的松散耦合型分布式并行平台,它要求并行算法设计时遵循"分而治之"的原则,尽量降低节点任务之间的相关性。本文在FETI方法和A-FETI方法的基础上,直接从力学概念出发,提出了一种充分局部化的FETI方法。该方法在进行子域界面处理时引入三重变量:界面节点位移、界面节点力、分区框架上耦合节点位移,由此得到一组近似解耦的界面方程,使得各个子域的计算相对于经典的FETI算法更加独立。对得到的界面方程采用预处理共轭投影梯度法(PCPG)并行求解,所采用的预处理算子为局部化的集中型Dirichlet算子。分别在自建的两套4节点PC机群上进行了两组算例的验算,结果表明,本文方法具有很好的计算精度和收敛速度。并行加速比达到3.76。     

从雷达测速数据辨识弹丸符合阻力系数曲线的最优控制解法研究

把从雷达测速数据提取弹丸符合阻力系数曲线问题看成一个以符合阻力系数曲线为控制函数的奇异最优跟踪控制问题,给出了直接数值求解的具体算法;还应用了亏数为2的三次样条多项式表述符合阻力系数曲线的解法,使泛函极小问题转化为多变量参数极小问题,有效地克服了该奇异最优控制问题直接数值解法上的困难。处理了真实打靶数据,其结果表明,本文方法及软件有一定的实际应用价值。     

脉冲燃烧风洞测力系统动态标定方法

针对脉冲燃烧风洞中的测力系统，提出了一种动态标定方法。利用力锤在模型表面上不同位置，沿不同方向施加一系列集中载荷，由输入载荷和天平输出辨识出该表面对应的单位脉冲响应函数（UIRF），再将各表面对应的UIRF加权得到系统的UIRF，加权系数由试验状态下各表面的压力分布确定。辨识某表面对应的UIRF时，通过将其参数化使反卷积问题转化为参数优化问题以回避问题的病态特性。求解参数优化问题时，先用遗传算法搜索到参数全局最优解的近似值，再以此作为单纯形方法的初值继续优化得到参数最优值。在ANSYS中模拟了动态标定过程，考虑了实际试验中输出应变含有较大噪声的情况，验证了这种动态标定方法的准确性。     

基于粗支持向量机的飞机机体研制费用预测

分析粗糙集理论方法和支持向量机方法的优势和互补性后,探讨粗糙集与支持向量机的结合方法,提出一种基于粗糙集数据预处理的支持向量机预测系统。将该系统用于飞机机体的研制费用预测中,与其它方法相比得到较高的预测精度。     

基于模糊Petri网的设备故障诊断新方法研究

专家系统用于计算机数控（CNC）设备的故障诊断日益受到人们的重视。为了能够解决故障现象的模糊性，本文将模糊理论与Petri网结合，建立了模糊Petri网（FPN）理论体系。引出了FPN转移被激发规则，确定了FPN的动态运行过程。应用FPN能够清楚地表达与或树、产生式规则等知识表达形式。基于FPN理论，建立了CNC设备故障诊断专家系统（CNCM-FDES）。该系统由知识库系统、知识库管理系统、诊断推理机制、诊断过程解释机制、故障评价、故障决策与入机界面组成。文中分别介绍了该系统的各个组成部分。     

空气动压探头的动态响应研究

本文采用动力类比法对用于核爆炸测量的空气动压探头的动态响应进行了理论分析,并对探头的三个压力量程计算了总压边和静压边进气管道中的阻尼孔直径和动压波形的上升时间。分析计算表明,在探头的三个系统中,电学系统对动态响应的影响可忽略不计;力学系统的影响也是较小的;对动态响应起主要作用的是声学系统(即管道空腔系统)。在直径为130mm 激波管中进行了全尺寸探头的动态响应实验。实验表明,阻尼孔直径和波形上升时间的实验值与计算值符合较好。此探头曾多次用于我国大气层核试验测试中。从核爆炸和激波管实验中测得的空气动压波形可看出,它们的前沿都是很好的,这反映出此探头具有良好的动态响应特性。