升力体式浮升混合飞艇多学科设计优化

升力体式混合飞艇是全球远距离大载重运输的重要选择,随着全球贸易的发展,逐渐成为国内外的研究热点。作为航空宇航技术、新能源技术和高性能材料技术相结合的新概念飞行器,混合飞艇设计过程需对多个学科进行综合考虑和优化。为了将多学科设计优化（MDO）方法引入到混合飞艇的总体设计中,将其分解为能源子系统、气动和推进子系统以及结构和重量子系统。在子系统模型构建的基础上,提出具有自适应能力的基于响应面的并行子空间优化（CSSO-RS）算法,将重量平衡和能量平衡作为实现远距离载重运输的约束条件,并提出爬升、日间巡航、滑翔和夜间巡航的多阶段任务剖面,以充分利用太阳能电池、燃料电池和锂电池的优势,实现混合飞艇的最优化设计。优化结果表明:具有自适应能力的优化算法在精确度和计算效率上均有明显的优势,同时重量分配的结果也为混合飞艇结构轻量化设计和能源系统设计提出了更高的要求。      

全柔性空间机器人基于虚拟力的输出反馈有限维重复学习控制及振动抑制

探讨了基座、关节、臂均存在柔性情况下,空间机器人关节轨迹运动及多重柔性振动的主动控制和主动抑制问题.结合线性弹簧、扭转弹簧、简支梁及假设模态法,利用拉格朗日方程建立了基座、关节、臂全柔性影响下的空间机器人系统动力学模型,利用奇异摄动法,将模型分解为关节运动慢变子系统与关节柔性振动快变子系统.为控制慢变子系统中载体姿态、关节刚性运动并且抑制臂的柔性振动,依据虚拟控制力的概念,设计了基于有限维傅里叶级数解析周期信号的输出反馈重复学习算法.李雅普诺夫直接法证实了上述控制器的稳定性.为了抑制快变子系统中基座和关节的柔性振动,分别采用线性二次最优控制方法以及引入关节柔性补偿器间接增大关节等效刚度的方式,使控制算法不局限于求解弱非线性问题.系统数值仿真结果表明,所提出的控制器能够有效抑制机器人多重柔性构件的振动,实现对期望信号的高品质追踪.      

飞机装配型架骨架CAD技术研究与实现

对型架骨架CAD技术进行了研究.以CATIA为平台运用CAA工具开发了包括设计线框库和型材库、型材扫掠和相交处理工具等功能的飞机装配型架骨架CAD系统.使型架骨架设计规范性、经验知识及其设计重用性方面得到改善.     

闭链空间机械臂抓持载荷基于积分滑模的模糊自适应控制

讨论了载体位置、姿态均不受控制情况下,漂浮基闭链双臂空间机器人抓持系统的动力学建模与控制问题.利用拉格朗日方法和牛顿-欧拉法,分别建立了双臂空间机器人及抓持负载的动力学模型,并结合漂浮基空间机器人固有的线动量和角动量守恒动力学特性及闭合链约束几何关系,获得了抓持系统合成动力学方程.以此为基础,考虑到闭链双臂空间机器人系统结构的复杂性及某些参数的变动性,根据模糊控制理论和Lyapunov稳定性理论,设计了系统参数不确定情况下该抓持系统基于积分滑模面的力/位置模糊自适应协调控制方案,从而达到对抓持负载位置与所受内力的双重控制效果.系统数值仿真证明了控制方案的有效性与精确性.     

薄壁结构固有频率的p型有限元数值计算收敛性研究

通过使用MSC．Patran／Nastran中的p型有限元评价多种典型薄壁结构构件动力学品质分析中的特征值计算收敛问题,并对高阶形函数的作用进行了深入分析,从而说明高阶p型体元在薄壁结构建模中的优越性。     

A Twin-CME Scenario for Ground Level Enhancement Events

Ground Level Enhancement (GLEs) events are extreme Solar Energetic Particle (SEP) events. Protons in these events often reach ～GeV/nucleon. Understanding the underlying particle acceleration mechanism in these events is a major goal for Space Weather studies. In Solar Cycle 23, a total of 16 GLEs have been identified. Most of them have preceding CMEs and in-situ energetic particle observations show some of them are enhanced in ICME or flare-like material. Motivated by this observation, we discuss here a scenario in which two CMEs erupt in sequence during a short period of time from the same Active Region (AR) with a pseudo-streamer-like pre-eruption magnetic field configuration. The first CME is narrower and slower and the second CME is wider and faster. We show that the magnetic field configuration in our proposed scenario can lead to magnetic reconnection between the open and closed field lines that drape and enclose the first CME and its driven shock. The combined effect of the presence of the first shock and the existence of the open close reconnection is that when the second CME erupts and drives a second shock, one finds both an excess of seed population and an enhanced turbulence level at the front of the second shock than the case of a single CME-driven shock. Therefore, a more efficient particle acceleration will occur. The implications of our proposed scenario are discussed.     

Ni3Al（Zr）合金的高温环境脆性

Ni3Al(Zr)合金在700～1 050°C之间存在低塑性区,无论在空气还是在真空中,都表现出脆性的沿晶断裂,塑性很低.在拉伸过程中形成的致密氧化铝薄膜能够有效地阻止氧向基体中扩散,减少环境脆性,提高合金的高温塑性.活性元素Zr能够与氧原子相互作用,减少裂纹沿晶界扩展,改善合金的高温塑性.     

高性能混凝土的外加剂优化研究(英文)

运用不同减水剂和早强剂配制高性能混凝土(High performance concrete,HPC),测定其工作性、标准养护强度和蒸汽养护强度,研究了HPC的外加剂选用原则。结果表明,掺加聚缩酸系高效减水剂有利于HPC获得高工作性和高强度。硫酸钠早强剂将导致工作性不好,强度降低。对于蒸汽养护的HPC制品,应该优先采用硫酸钠含量低的萘系高效减水剂。因此,HPC外加剂的选择应该考虑养护条件的差异。     

确定无约束梁耦合振型的一种途径

无约束梁耦合振动问题属于单柔体动力学问题,确定无约束梁耦合振型对于分析梁的振动性质具有重要意义。首先给出单柔体动力学的拟变分原理,然后分析无约束梁耦合振动的特点,应用单柔体动力学的拟变分原理建立了确定无约束梁耦合振型的一种途径。应用这种途径求解无约束梁耦合振动的奇数次振型和偶数次振型。最后,讨论了有关问题。     

PID控制对线性时滞系统稳定性的研究

包含线性时滞被控对象和PID控制器在内的反馈系统的稳定性已经有多年的研究,在众多论证方法中,奈奎斯特判据、Hermite-Biehler定理、根轨迹等方法最为常见。此类研究的主要目的即是决定控制参数的稳定范围。通过有限的整定步数来明确并表示出其域值范围和计算步骤只能借助一阶被控对象得以实现,且是一次时延被控系统。本文在庞德里亚金的研究结果上,拓展出任意阶被控对象都可适用的控制算法。