现代主要控制方法的研究现状及展望

系统描述了控制问题的一般数学形式,针对现代控制理论各个研究领域,如最优控制、鲁棒控制、滑模控制、(人工)智能控制(包含容错控制,自适应控制,模糊控制,神经网络控制)和大系统控制等,分别系统总结了它们的构建思路、概念机理与发展现状,分析了它们的特性及不足,并对其发展趋势进行了论述。最后针对目前控制理论的研究状况,对未来控制理论及其特性进行了概括与展望。     

基于广义动态尾迹倾转旋翼飞行器数学建模

为了进一步提高倾转旋翼飞行器的建模精度,采用广义动态尾迹理论建立旋翼的诱导速度模型,进而建立了旋翼气动力计算模型;考虑旋翼尾流对机翼的影响,建立了机翼气动力模型;考虑旋翼和机翼对其他升力面的气动干扰,建立相应的气动力计算模型;最后以XV 15倾转旋翼飞行器为例,对建立的模型进行验证。仿真结果表明：建立的飞行动力学模型可以很好地反映飞行器的物理特性,适用于倾转飞行器的飞行动力学研究。     

刚架模型驱动网格曲面保特征变形

将刚架结构受力变形原理应用于网格曲面的变形设计中,提出一种新的曲面造型方法。通过建立与网格拓扑关系一致的刚架模型,运用刚架模型驱动网格曲面变形:即对刚架节点施加载荷或添加几何约束反算出刚架节点载荷,在载荷作用下刚架变形驱动网格曲面变形。针对几何约束变形问题,建立以节点位移为变量,由载荷最小和节点位移最小组成的目标函数,组合使用两种不同的最小化模型,实现不同的变形需求。在变形过程中,采用增大网格曲面特征区域所关联单元体弹性模量的方法,达到整体变形中局部形状特征的保持,避免了传统方法中繁琐的特征信息记录公式。实验结果表明,该变形方法直观方便,可以产生理想的变形效果。     

环形刀等残留高度多轴加工步距计算

针对不同曲面的环形刀多轴加工,提出了最大步距计算的数学模型,建立了残留高度为常数时步距与刀轴倾角之间的函数关系,通过函数关系推导出最佳步距的值。实验表明,该算法在保证加工精度的前提下,能有效缩短加工刀轨路径,提高加工效率。     

飞机大部件对接自动化制孔单向压紧力分析

飞机装配制孔过程中施加一定的压紧力可以有效控制贴合面间隙,而飞机大部件对接自动化制孔,只能采用单向压紧的方法。本文首先分析了单向压紧力对毛刺的影响,并讨论了压紧力分析的3种分析方法,然后以某飞机中机身和中后机身对接处的典型位置为实例,应用有限元方法分析了贴合面间隙随压紧力变化情况,最后给出合理的压紧力推荐值。     

考虑氧逸出的多舱燃油箱惰化理论研究

在考虑到氧逸出条件下,用数值积分的方法建立了多舱油箱燃油冲洗的数学模型。以波音747中心翼油箱为研究对象,对模型进行求解,得到了各舱氧浓度分布随着通风换气次数的变化规律。与已有文献的实验结果和计算结果对比发现,该模型具有较高的计算精度。用该模型研究了不同载油率和不同的通风形式下各舱的惰化效果。结果显示,随着载油率的下降,各舱达到给定氧浓度所需的换气次数增加。改变通风形式,对各舱惰化效果影响显著。提出在对多舱油箱进行冲洗惰化设计时,应将"最不利舱"的因素考虑在内。该研究可为多舱油箱惰化工程设计提供相应的支持,为通风系统的优化提供理论依据。     

高频感应辅助激光熔覆MCrAlY涂层的微观组织及其抗氧化性能

利用高频感应辅助激光熔覆技术在镍基高温合金表面制备了MCrAlY涂层,与激光直接熔覆制备的MCrAlY涂层进行对比研究。采用扫描显微镜、X射线衍射仪及能谱仪对涂层的微观形貌和组织结构进行了分析。结果表明,在高频感应辅助的作用下,涂层的温度场发生了改变,温度梯度降低,涂层中的Al元素有充分的时间上浮,在涂层表面形成了大量的Al2O3陶瓷相,使得涂层的抗氧化性能明显提高。同时,涂层的横截面呈现网状结构,其主相仍以γ-NiCo相为主,而Y元素在黑色区域为富集形态,可以净化晶界,减少由晶界产生内应力,改善涂层的成型性能。     

旋翼非定常气动载荷及瞬态气动响应计算

建立了一个用于定常和机动飞行状态下旋翼非定常气动特性计算的数值方法。该方法在时间步进自由尾迹方法的基础上,采用4阶精度的Adams-Bashforth-Moulton预测校正多步法对离散的旋翼尾迹进行求解,耦合了桨叶挥舞运动模型、旋翼配平模型,并采用Beddoes非定常气动模型来模拟桨叶的压缩、气流分离效应。应用该方法,开展了不同状态下旋翼非定常载荷及总距突增时的旋翼瞬态气动响应的计算,并结合试验结果进行了对比分析。结果表明,本文建立的方法不仅可以准确地求解定常飞行时旋翼的非定常气动载荷,捕捉其沿方位角的变化特征,并且也可以准确模拟总距突增时,旋翼的过冲、迟滞等瞬态气动响应过程。     

铝合金板广布疲劳损伤载荷谱加重的数值分析

在三排45孔铝合金试验件载荷加重试验基础上,对该模型进行了细致的有限元计算,系统地分析了广布损伤裂纹尖端相互影响因子分布和载荷加重裂纹扩展规律。结果表明:对于两个裂纹参数ai和aj影响的裂纹尖端相互影响因子βi,随着aj的增加而增加,随着ai的增加而减小;对于3个参数ai,aj和ak影响的裂纹尖端相互影响因子βi,随着aj和ak的增加而增加,随着ai的增加而减小;载荷加重后对β没有影响,这是由于有限元模型进行的是线弹性分析。由有限元法、构件疲劳额定系数法和构件细节数效应系数法3种方法计算的载荷1.2倍加重后的裂纹扩展量Δa1.2和原载荷扩展量Δa的比值η,在加载比较小,裂纹比较短时,多裂纹的扩展可以看作独立的裂纹扩展,可以吻合得很好,大约在2左右;但是当加载比较大,裂纹比较长时,裂纹尖端的相互影响因子变大,裂纹的扩展会快速增加,用有限元法可以更好地预测。     

旋转曲面上凸台的编程和加工

采用计算机语言编制数控程序的方法,解决了曲面上凸台的加工难题,在合理利用刀具,安排最佳走刀路线,及提高数控加工效率等方面作出了有效的探索。