基于非线性PID控制的无人机飞控系统优化设计

针对固定翼无人机的飞行控制律设计问题,提出了一种基于非线性PID控制原理的控制器。该控制器的比例、积分、微分增益是控制误差的非线性函数。确定该组函数的参数主要根据最优控制理论选择性能指标,采用遗传算法寻优。在此基础上,实现对无人机飞行控制律的优化设计。仿真结果表明,使用该控制器设计的无人机飞行控制回路比用常规PID控制器表现出很大的优越性。     

A linear stability analysis of large-Prandtl-number thermocapillary liquid bridges

A linear stability analysis is applied to determine the onset of oscillatory thermocapillary convection in cylindrical liquid bridges of large Prandtl numbers (4  Pr  50). We focus on the relationships between the critical Reynolds number Re_c, the azimuthal wave number m, the aspect ratio Γ and the Prandtl number Pr. A detailed Re_c–Pr stability diagram is given for liquid bridges with various Γ. In the region of Pr > 1, which has been less studied previously and where Re_c has been usually believed to decrease with the increase of Pr, we found Re_c exhibits an early increase for liquid bridges with Γ around one. From the computed surface temperature gradient, it is concluded that the boundary layers developed at both solid ends of liquid bridges strengthen the stability of basic axisymmetric thermocapillary convection at large Prandtl number, and that the stability property of the basic flow is determined by the “effective” part of liquid bridge.     

三维机织复合材料纱线观测与细观几何模型

通过对三维机织复合材料细观切片拍照,追踪材料内部纱线各个截面的形状和形心坐标,从而确定三维机织复合材料纱线真实细观形态和轨迹.并据此建立了一个新的三维机织复合材料几何模型,计算了三维机织复合材料的纤维体积含量.结果表明:该模型能够较好地反映三维机织复合材料内部的真实结构,为建立更精确的力学模型打下基础.     

基于新Dirichlet先验分布的超参数确定方法研究

研究了基于新Dirichlet先验分布的Bayesian可靠性增长模型的超参数 确定方法,该方法将专家经验表示为均匀分布,以先验参数为变量,将均值作为约束条件、 方差作为目标,利用最优化方法求出与该均匀分布最为接近的Beta分布,解决了由于新
Dirichlet先验分布超参数物理意义不明确而难以确定的问题。针对后验积分难以计算的问 题,采用WinBUGS软件建立了新Dirichlet先验分布的Bayesian可靠性增长模型,该模型思路 清晰、简单易行,提高了计算的精度,实例证明了该模型在可靠性应用中的直观性与有效性 。     

基于视觉抗扰动测量空间目标位置姿态

提出了固连修正相机和基于光束法平差实时修正测量系统参数两种基于视觉抗扰动测量空间目标位置姿态参数的方法,并给出了数字仿真和实物实验结果。机器人在空间等恶劣环境中的自主导航中,由于空间的温差巨大等不利条件,而且存在着许多不可预知因素,使得用于机器人导航的视觉测量系统易受扰动并严重影响对目标相对位置姿态参数的测量结果。通过所提出的抗扰动测量方法,在测量系统参数受扰动的情况下,仍能得到与未受扰动时精度相当的测量结果。     

基于能量使用效能的军用飞机机电系统评估研究

针对军用飞机机电系统论证和设计中,缺少评估系统代价和设计冗余的方法和指标,通过开展飞机机电系统的能量使用效能分析,提出一种通过量化加权燃油代偿损失、电能利用率、液压能利用率、燃油热沉利用率等基本指标计算的效能综合指标;在此基础上,提出了军用飞机机电系统能量模型架构构建方法,并研究明确了军用飞机机电系统的能量使用效能评估流程。上述效能综合指标和评估流程,能够为后续军用飞机型号机电系统的论证和原理方案评估提供有力的量化方法支撑。     

基于结构拓扑优化的惯组基座轻量化设计

拓扑优化是一种根据载荷、约束及优化目标寻求结构材料最佳分配的优化方法,既可以用于全新产品的概念设计,也可用于已有产品的设计改进。在设计接口框架下,以惯组基座的初始结构为基础,实施以频率为约束条件的拓扑优化分析;参考优化后的最优拓扑并结合工艺要求,确定惯组基座设计方案并进行验算,实现惯组基座的轻量化设计。     

可重复使用飞行器脉动压力数值模拟研究

相对于传统火箭或导弹,可重复使用飞行器的脉动压力问题更为复杂、且相关研究较少。本文采用RANS/LES混合方法模拟了可重复使用飞行器在竖立状态、跨声速飞行、超声速飞行3类典型状态下的非定常流场,并提取了典型特征位置的脉动压力。计算结果显示,竖立状态下的脉动压力发生在背风区和分离点,声压级约115 dB,频率不超过1 Hz;跨声速飞行时的脉动压力发生在机翼和尾翼上的激波振荡区域,声压级高达140 dB,频率在10 Hz左右;超声速飞行时的脉动压力发生在飞行器机翼、副翼的下表面等迎风面上出现较强逆压梯度的区域,声压级也高达140 dB,频率约为22 Hz。此外,飞行器底部等容易发生分离的部位也是容易产生较强脉动压力的位置。     

Fast Numerical Solution to Forward Kinematics of General Stewart Mechanism Using Quaternion

The forward kinematics of the general Stewart mechanism is studied and a fast numerical method is presented.Quaternion is utilized to model the forward kinematics and the equations are merely a system of quadratic ones.The numerical method is a nice simplification of the Newton-Raphson method when applied to this system.A simulation of the movement control of the Stewart mechanism is accomplished,confirming the effectiveness of the proposed algorithm in real-time conditions.     

基于分支梁模型的飞行器动力学建模与分析

研究了分支结构动力学建模对全弹模态的影响,分别建立了单梁和分支梁有限元模型,通过数值计算与试验结果对比分析发现,考虑分支结构对全弹刚度的影响时,能有效的提高模态预示精度。以分支梁模型为标准,建立了共用结点、MPC多点约束和Spring三种分支梁连接模型,基于Spring连接模型,分析了不同连接刚度对飞行器结构模态的影响。