多项式非线性系统的多维频率响应函数

应用多维频率响应函数进行非线性系统的谱分析,是线性系统谱分析的推广。讨论了多项式非线性动力学系统的多维频率响应函数(MFRF)的结构形式及推导方法,证明多项式非线性动力学系统的高阶频率响应函数完全由一阶频率响应函数表示。并且讨论了多维频率响应函数的极点。为这类系统的参数识别和响应的谱分析提供了基础。     

基于响应面法的可靠性稳健设计优化

针对极限状态函数和结构性能函数为隐式的结构可靠性稳健设计优化问题,将结构性能稳健性、可靠性灵敏度稳健性与6σ稳健设计思想相结合,建立了一种基于响应面法的可靠性稳健设计优化模型并给出了具体算法.采用多项式拟合结构性能函数和极限状态函数,推导了基于响应面函数的1阶可靠度指标以及性能函数均值和均方差的计算方程;将结构可靠度作为基本约束条件,采用序列二次规划法得到稳健设计优化结果.运用该方法对某涡轮叶片型线进行设计优化,经过优化后,静、动叶的动能效率均值分别提高1.5%和6.4%,动叶片最大应力均值下降7.9%,动叶叶身最大变形均值下降5.6%,动叶片结构强度可靠度由初始的91.3%提高到了99.9%.      

大型运输机大气紊流动态响应计算(离散紊流、纵向)

本文采用(1-cosine)型离散突风,针对本机和B707机的起飞、爬升、巡航和着陆四个飞行阶段和各种航程及紊流情况,计算了开环系统和考虑驾驶员作用的闭环系统的各种响应特性。在求解各个响应量的变化过程时,采用了平移函数的概念,从而避免了冗长的积分运算和由积分步长带来的计算误差。依据Kpe~(τs)的驾驶员模型,着重考虑了K_p大小对响应量的影响,并认为在一般情况下采用中等水平的驾驶动作较为合适,而在着陆状态中,应采用更大的K_ρ才能抑止速度的沉浮特性。     

基于模糊系统的径向高斯网络的自适应状态观测器

利用模糊系统的径向高斯函数网络对一类非线性时变系统的状态进行了估计。给出了一种递阶自组织在线学习算法,提出了非线性时变系统的自适应状态观测器,并对其结构及特征进行了讨论,仿真结果表明这种自适应状态观测器能很好地观测系统的状态。     

基于改进发生函数方法的多状态系统可靠性分析

发生函数(UGF)是多状态系统可靠性分析的重要数学手段。通过分解算子,对载荷发生函数进行展开,再结合内积算子和强度发生函数建立考虑共因失效时计算多状态系统可靠度的数学模型。提出了考虑载荷多次作用效应和多种载荷作用时的可靠度计算模型。通过实例研究了共因失效和载荷多次作用效应对多状态系统可靠性的影响。研究表明,共因失效和载荷多次作用效应均对系统及零件可靠度产生影响,而且系统可靠度随着载荷作用次数的增加显著下降。运用本文模型可以直接计算指定载荷作用次数下,存在共因失效时的多状态系统可靠度。     

采用频域多参考点模态识别法进行工作状态下的模态识别

 针对工程实际情况,从实测响应间的互相关函数入手,推导出适用于工作状态下的频域多参考点模态识别法,然后采用一飞机模型对该方法进行了试验验证。     

基于终端滑模的航天器自适应预设性能姿态跟踪控制

针对航天器姿态跟踪控制的快速性需求,提出一类自适应终端滑模有限时间控制方法,通过引入饱和函数解决了终端滑模控制器的奇异问题,并结合实际有限时间稳定概念显式地给出了系统状态收敛时间和收敛范围之间的对应关系;为在提高系统鲁棒性的同时避免控制器抖振,设计了一种新型自适应律估计并补偿未知环境干扰。进一步地,针对如遥感卫星对地扫描成像等姿态跟踪任务中存在的状态约束问题,通过在控制器中引入具有对数形式的预设性能项,使系统滑模面响应具有期望的动态过程,约束了航天器姿态跟踪误差及其一阶导数的变化范围。仿真结果表明,设计的控制器具有较高的控制精度和响应速度,满足实际任务对状态约束的需求,且其控制输出不存在奇异和抖振,具备良好的工程应用价值。     

附件机匣出油口温度可靠性灵敏度分析的响应面方法

针对极限状态函数未知的可靠性灵敏度分析问题,提出了用响应面方法获取极限状态函数,再利用该极限状态函数进行可靠性灵敏度分析的方法,并推导了相关计算公式.综合考虑了机匣进油口的滑油流量、温度以及机匣外二股气流的温度、流速等变量的随机性,采用该方法计算了附件机匣出油口温度的可靠度及各随机变量对可靠度的灵敏度.计算结果与相关文献中定性分析的结论一致,故所提出的可靠性灵敏度分析方法及相关计算公式是正确和有效的,为附件机匣及其相关附件的可靠性设计与优化提供了定量的理论依据.      

改进跟踪微分器设计

通过非线性和线性连续函数的恰当组合,使构造的奇次指数幂且连续的跟踪微分器函数的系统状态,无论在远离还是接近平衡点位置都能快速收敛。设计的跟踪微分器满足全局渐进稳定,仅收敛于一个平衡点。此外,由于未使用切换函数,也不存在抖振现象。计算机仿真表明,改进跟踪微分器跟踪效果优于经典的非线性跟踪微分器,且跟踪给定系统的状态变量与真实状态变量的响应高度吻合。     

考虑非线性因素的阵风减缓系统建模与仿真

主动阵风载荷减缓系统普遍存在多种非线性特性,它们对系统的动态响应有复杂的影响,导致基于线性系统设计的控制方法无法达到预期的性能或稳定性。针对通用运输类飞机,采用有限元和偶极子网格方法建立了气动弹性模型的状态空间,采用描述函数法建立了控制系统中典型的饱和、延时和迟滞3种非线性模型,提出了含非线性环节的液压作动-气动弹性混合模型,对比分析了不同非线性因素对主动阵风载荷减缓系统的影响。仿真结果表明,系统非线性会引起相位滞后、降低系统动态跟踪特性以致降低阵风减缓效果,严重情况下将引起极限环振荡乃至发散。     

可靠性灵敏度分析的一种新方法

基于极限状态函数矩估计的失效概率计算,提出一种新的可靠性灵敏度分析方法。推导极限状态函数的矩对基本变量分布参数的偏导数,并进而利用失效概率与极限状态方程矩的关系,推导失效概率对基本变量分布参数的偏导数,从而得到可靠性灵敏度。与改进一次二阶矩可靠性灵敏度分析方法相比,所提方法不用求极限状态方程的设计点,因而不需用到极限状态函数对基本变量的梯度函数,适用于隐式极限状态方程的可靠性灵敏度分析,算例结果也充分显示所提方法的合理性和精度。     

基于聚类状态主控边界点的单调多态关联系统可靠性分析

鉴于组成系统单元的多状态单调关联性特征,将多元离散函数理论引入描述系统状态结构函数,发展了控制状态等价类主导状态向量的状态等价类主控边界点的逻辑方法,推导了多态单调关联系统的状态结构函数、可靠性和期望状态表达式;面向顾客的需求偏好,将负效用函数嵌入系统平均性能效用模型;鉴于元件状态引起的计算复杂性,提出了集合运算的德摩根律法和新型的框图式算法,简化了系统可靠度的表达式。结合某型航空发动机的简化演算,验证了主导等价类向量方法和框图算法的合理性与有效性,为工程系统的可靠性设计和可靠性管理提供理论依据。     

基于有限元法的输液管路稳定性可靠性研究

为分析航空发动机空间管路系统的稳定性可靠性问题,提出了一种采用有限元法和蒙特卡洛法相结合的分析方法。方法中采用有限元法建立空间管路系统流固耦合模型,定义了稳定性失稳的极限状态函数,采用蒙特卡洛法进行稳定性可靠度计算。典型工程算例的计算结果表明:给定流体流速的均值,发散失稳的概率随流体流速的变异系数可能增加或减小;给定流体流速的变异系数,随流体流速均值的增加,管路系统稳定性极限状态函数由服从连续概率密度函数变为服从混合概率密度函数。研究结果对于航空发动机输液管路的稳定性可靠性设计和评估具有参考价值。      

用自助加权范数法评估三参数威布尔分布可靠性最优置信区间

提出自助加权范数法,以评估三参数威布尔分布可靠性的最优置信区间.基于可靠性经验值与理论值的差异,通过6个最小加权范数准则,构建出威布尔分布的最优参数信息向量.对最优参数信息向量进行自助再抽样,获得生成参数信息向量,用于模拟参数的概率密度函数.在给定置信水平下,求解出参数的估计真值及其置信区间,并据此建立可靠性的估计真值函数及其最优置信区间函数.滚动轴承性能寿命案例、直升机部件失效案例与某试件疲劳寿命案例的研究表明:使用自助加权范数法,估计真值函数与可靠性经验值相一致,最优置信区间函数能描述试验结果的真实状态.      

基于DSP的固态功率控制器的设计

以提高某型飞机配电系统可靠性及灵活性为目的,设计了一种以DSP为控制内核,以μC/OS-Ⅱ实时嵌入式操作系统为软件平台的固态功率控制器。硬件选择上,系统主控制单元采用TI公司的DSP芯片TMS320F2808;功率开关芯片选用具有自保护功能的BTS724G,以期提高系统可靠性和降低功耗;采用ACS756电流传感器替代传统采样电阻。软件实现上,给出了详细的软件设计思路和系统程序设计。系统调试表明,设计的基于DSP的固态功率控制器很好地满足了负载通断要求,开关准确度和灵敏度比较高。     

考虑模糊失效准则的结构疲劳寿命可靠性

 针对常规设计中对功能函数失效状态规定与常识不符这种情况,提出了考虑模糊失效准则的结构疲劳寿命可靠性,将结构寿命视为随机变量,而设计寿命视为模糊变量,研究了设计寿命服从线性L-R分布时的结构疲劳寿命可靠度,给出了随机载荷下结构疲劳寿命概率密度函数的确定方法,并提出了随机变量与模糊变量相组合时的一种新的可靠度数值计算方法,该方法先利用Gauss-Legendre积分将模糊可靠度求解的二次积分转换成一次积分,列出与Legendre多项式零点相对应的阀值,然后在给定的阀值下,将设计寿命转化成普通的截集区间,在截集区间内假定结构疲劳寿命概率密度函数服从均匀分布,利用Monte Carlo模拟得到对应于该阀值的结构疲劳寿命可靠度值。数值结果表明,常规设计下结构的疲劳寿命可靠度偏于危险。     

余度设计中的系统可靠性最优分配模型

将任务可靠度、基本可靠度均作为系统可靠性优化设计的边界约束,并将系统研制费用视为目标函数,建立了一新的系统可靠性最优分配模型,利用该模型设计出的系统在研制费用最少的情况下,任务可靠度与基本可靠度均达到设计要求。此外,还分别建立了串—并联和并—串联两种余度设计系统的最少研制费用模型。最后通过多个实例验证了上述模型,发现系统可靠性最优分配模型考虑了更多的因素,更有实用价值。     

部分可观测信息条件下装备剩余寿命预测

 针对部分可观测信息条件下退化系统的剩余寿命(RUL)预测问题,综合利用装备的历史寿命信息和性能退化信息,采用隐马尔可夫模型(HMM)对系统进行状态评估,得到系统的转移概率矩阵和观测概率矩阵;采用Bayes方法不断更新系统状态空间的条件概率分布;利用比例故障率模型(PHM)对系统进行可靠性分析,得到系统的故障率和可靠度函数,进而得到装备的剩余寿命分布。研究表明,该方法可较准确地预测装备的剩余寿命,为保障人员提供科学的维修决策依据。     

复杂系统可靠性评定先验分布的样条函数估计

在经验 Bayes理论的基础上 ,研究了利用样条函数拟合系统任务可靠度先验分布的方法。对 Weibull、指数和二项分布的三种试验结果 ,给出 Bayes方法可靠性计算公式。最后给出的一个实例表明 ,该方法计算简便、便于工程应用