Backstepping sliding-mode control of stratospheric airships using disturbance-observer

In the presence of unknown disturbances and model parameter uncertainties, this paper develop a nonlinear backstepping sliding-mode controller (BSMC) for trajectory tracking control of a stratospheric airship using a disturbance-observer (DO). Compared with the conventional sliding mode surface (SMS) constructed by a linear combination of the errors, the new SMS manifold is selected as the last back-step error to improve independence of the adjustment of the controller gains. Furthermore, a nonlinear disturbance-observer is designed to process unknown disturbance inputs and improve the BSMC performances. The closed-loop system of trajectory tracking control plant is proved to be globally asymptotically stable by using Lyapunov theory. By comparing with traditional backstepping control and SMC design, the results obtained demonstrate the capacity of the airship to execute a realistic trajectory tracking mission, even in the presence of unknown disturbances, and aerodynamic coefficient uncertainties.     

用于BVI噪声试验的新型涡发生器设计与分析

针对直升机特有的旋翼桨/涡干扰(Blade vortex interaction,BVI)噪声计算精度低且试验数据缺乏问题,也为了开展旋翼气动噪声特性分离方法的验证试验研究,本文设计了一种能够用于BVI噪声试验的新型多段翼型组合式涡发生器。首先通过CATIA软件建立涡发生器出口端翼型段在不同迎角下的试验模型,再使用FLUENT软件建立涡发生器的流场仿真计算模型,比较分析了不同翼型段迎角下的涡流流场。随后用粒子图像测速法(Particle image velocimetry,PIV)技术系统测量了不同翼型段迎角、距离涡发生器出口端的长度及流速等参数变化下的涡流流场,对不同试验状态下的涡核、涡强等参数进行了对比分析。针对涡量偏弱的缺点,对传统单级涡发生器进行了改进,设计研发了双级涡发生段。试验证明其能产生更强且稳定的涡,为BVI噪声试验提供了模拟的桨尖涡,试验结果表明了涡发生器的有效性。     

Fault Estimation and Accommodation for a Class of Nonlinear System Based on Neural Network Observer

The problem of fault estimation and accommodation of nonlinear systems with disturbances is studied using adaptive observer and neural network techniques.A robust adaptive learning algorithm based on switchingβsmodification is developed to realize the accurate and fast estimation of unknown actuator faults or component faults.Then a fault tolerant controller is designed to restore system performance.Dynamic error convergence and system stability can be guaranteed by Lyapunov stability theory.Finally,simulation results of quadrotor helicopter attitude systems are presented to illustrate the efficiency of the proposed techniques.     

飞机穿越微下击暴流风切变的智能控制

在应用模糊逻辑建模与辨识方法建立微下击暴流风切变模型的基础上，根据恒定俯仰姿态改出微下击暴流的飞行引导策略，提出了一种改出微下击暴流风切变的模糊反馈控制系统，并将遗传算法应用于该模糊逻辑控制器的设计。结果表明，本文提出的建模方法能够更真实地反映出飞机穿越微下击暴流风场的动态特性；采用模糊逻辑控制器，可使得飞机在穿越微下击暴流风场时具有较好的改出性能；另外，遗传算法的应用对已设计的模糊逻辑控制器进行了优化，进一步改善了飞机穿越微下击暴流的性能。     

加权电压控制多路输出正激变换器的研究

研究了一种经济实用的多路输出DC／DC变换器的输出电压控制方法－加权电压控制，该方法可有效地改善多路输出变换器输出的稳态稳压精度和动态响应性能，对应用加权电压控制的两路输出正激变换器进行直流稳态分析，得出直流稳态等效电路模型和输出电路压数学表达式，分析了加权因子对输出电压的影响，给出了设计加权因子的原则和设计方法，通过样机实验，验证了该方法能够较好地实现多路输出稳压指标。     

飞行冲突探测与解脱的研究

由于空中交通流量的增加,我国的空中交通管理系统面临着越来越严重的航线拥挤。解决这一问题的最有效方法之一就是“自由飞行”,即允许飞行员选择最合适自己的飞行航线和飞行速度。但这却给管制员的工作带来的困难。本介绍了如何将遗传算法用于自由飞条件下的飞行冲突探测与解脱,并且表明由于该方法计算快速,能够很好地解决飞行冲突问题。     

基于进化Kriging模型的金属加筋板结构布局优化方法

借助于试验设计和进化Kriging近似模型,提出了一种金属加筋板结构布局优化策略.其基本思想是用试验设计法选取样本点,进行有限元分析得到该样本点的响应(重量、屈曲因子和剩余强度系数),以此分别建立Kriging近似模型.并采用更新技术提高Kriging模型的精度,应用折衷法和遗传算法对该近似模型进行优化获得最优解.金属加筋板结构设计变量包括加强筋型式、加强筋间距和尺寸变量,约束为强度和屈曲.本文所做的金属材料加筋板结构布局优化设计算例表明,所提方法优化效果明显,优化效率高.     

Analysis on Output Power for Multi-direction Piezoelectric Vibration Energy Harvester

To predict the performance of multi-direction piezoelectric vibration energy harvester,an equation for calculating its output power is obtained based on elastic mechanics theory and piezoelectricity theory.Experiments are performed to verify theoretical analysis.When the excitation direction is along Y direction,a maximal output power about 0.139 mW can be harvested at a resistive load of 65kΩ and an excitation frequency of 136 Hz.Theoretical analysis agrees well with experimental results.Furthermore,the performance of multi-direction vibration energy harvester is experimentally tested.The results show that the multi-direction vibration energy harvester can harvest perfect energy as the excitation direction changes in XY plane,YZ plane,XZ plane and body diagonal plane of the harvester.     

太阳射电微波爆发的频谱分析

1981年4月1日太阳发生一个4N级Hα耀斑并伴随出现强烈的IV型射电爆发.本文对北京天文台,西澳大利亚站等射电资料进行分析.分析表明:(1)该事件的微波源状态相对稳定,米波源位置存在移动,因此产生微波辐射与米波辐射是两组不同的电子群体,在爆发频谱指数的时变曲线上表现出明显的形态差异.还由于两者辐射源的位置不同,微波与米波的爆发在峰值时刻上也不完全符合.(2)4月1日微波大爆发是由三个主爆发组成的,它们的峰值时刻分别为0135.1,0146.1,0153.6UT.由射电高频端谱指数算出的非热电子能谱指数表明,在射电爆发的三个峰值时刻电子能谱都变硬.本文还得出该活动区的非热电子平均速度(以光速c为单位)β为0.9左右,磁场强度B为430G.并由回旋同步辐射阻尼算得,非热电子的寿命为829秒,这个数值与三个主峰的持续时间相吻合.     

一类广义特征值问题的扰动研究

研究了实正则对的广义特征值扰动问题。对于求解结构动力学、弹性动力学中的振动模态及分析受外界扰动后引起的谐振频率的变化都有一定的意义。