Application in prestiction friction compensation for angular velocity loop of inertially stabilized platforms

To overcome the influence of the nonlinear friction on the gimbaled servo-system of an inertial stabilized platforms(ISPs) with DC motor direct-drive, the methods of modeling and compensation of the nonlinear friction are proposed. Firstly, the inapplicability of LuGre model when trying to interpret the backward angular displacement in the prestiction regime is observed experimentally and the reason is deduced theoretically. Then, based on the dynamic model of direct-drive ISPs, a modified LuGre model is proposed to describe the characteristic of the friction in the prestiction regime. Furthermore, the state switch condition of the three friction regimes including presliding, gross sliding and prestiction is presented. Finally, a composite compensation controller including a nonlinear friction observer and a feedforward compensator based on the novel LuGre model is designed to restrain the nonlinear friction and to improve the control precision. Experimental results indicate that compared with those of the conventional proportion–integration–differentiation(PID) control method and the PID plus LuGre model-based friction compensation method, the dwell-time has decreased from 0.2 s to almost 0 s, the position error decreased to 86.7%and the peak-to-peak value of position error decreased to 80% after the novel compensation controller is added. It concludes that the composite compensation controller can greatly improve the control precision of the dynamic sealed ISPs.     

数控机床加工一体化课程改革研究

数控机床加工“一体化”课程主要是从教学内容“一体化”、教师素质“多元化”及教学与管理“一体化”等方面进行改革。课程内容根据工业生产中常见的回转体和结构件为工作任务,根据知识能力的递进关系再细化任务,使学生在学习过程中容易接受。     

某型导弹驾驶仪测试组合的故障分析

基于导弹测试数据及其设备工作原理,分析某型导弹驾驶仪测试组合舵系统通道检查故障的原因,依靠建立故障树的方法,找出故障的关联性,对可能引发故障的因素进行排查验证,最终确定故障点,并针对故障隐患提出预防措施.该方法可为同类故障的修理提供参考.     

面向狭小空间的起落架收放轨迹智能设计方法

扁平化气动外形是高超声速飞行器获得较高升阻比的优先布局,但该外形严重约束了起落架的收藏空间,常规机构很难满足要求,只能采用复杂机构的三维运动实现起落架的窄空间收放。然而,当前主流的计算机辅助设计迭代试凑法在解决空间机构设计问题方面非常依赖工程经验,耗时耗力且很难得到最优结果。为解决这一问题,创新性地提出基于智能优化算法的起落架复杂机构自主设计方法。首先,分析并建立起落架收放机构的运动学理论模型;然后,建立起落架结构间距离描述及碰撞检测模型,并运用深度神经网络自主设计起落架收放机构的最优运动轨迹;最后,以某狭窄舱段的起落架收放策略设计为例,应用该设计方法进行设计。结果表明:所提设计方法可以快速得到最优的起落架收放机构设计方案,可用于指导高超声速飞行器起落架收放机构的设计。      

压电驱动机构在直升机ACF智能旋翼上的应用

直升机的主动控制襟翼（ACF）型智能旋翼技术通过驱动机构带动旋翼后缘襟翼局部高频偏转,产生反相高阶气动载荷来抵消或降低旋翼高阶振动载荷,达到降低旋翼振动的目的,是直升机旋翼动力学领域发展的最新趋势之一。本文围绕使用压电材料驱动的后缘襟翼驱动机构,系统梳理了国内外各类驱动机构构型的发展历程和验证现状,对几种典型构型驱动机构的力学输出特性进行了对比分析,阐述了国内外技术差距并指出国内当前研究面临的几个主要问题,为后续国内压电驱动机构的选型、可靠性设计以及性能优化等提供参考。     

“2023量子计量高端论坛”征文通知

为贯彻创新驱动,质量强国等国家发展战略,落实“十四五”国防军工计量发展指导意见,持续推动国防军工计量高水平自立自强,支撑年度计量科研项目指南与量子计量专题规划编制工作,加强量子计量理论与技术探索研究,推进高端量子仪器国产化研发,建立高水平量子计量学术交流平台,展示军工量子计量科研成果。“2023量子计量高端论坛”拟定于2023年5月中下旬召开。     

飞翼布局飞行器结构拓扑优化设计

飞翼布局飞行器由于具有气动效率高的优势,将成为未来航空飞行器发展的主流方向,然而结构质量限制了其性能的进一步提升,结构优化是实现结构减重的重要技术。以飞翼布局飞行器内部结构为研究对象,建立拓扑优化模型,以柔顺度作为目标函数,探究飞翼布局飞行器全机内部结构的最优布置方式,分析弯曲梁构件在飞翼布局飞行器结构优化中的作用和减重机制,根据拓扑优化结果建立重构模型,同时依据Boeing第二代结构设计建立标准模型,使用尺寸优化评估重构模型相较于标准模型的减重效果。结果表明：在等柔顺度时,重构模型相比标准模型质量减少14.53%;在等质量时,重构模型相比标准模型全机柔顺度降低47.90%,并减少了44.87%的z向最大位移,拓扑优化减重和增加刚度效果显著,验证了弯曲梁构件的减重作用。研究结果可为飞翼布局飞行器结构减重优化奠定基础,建立的优化评估机制可为飞翼布局飞行器的内部结构设计提供参考。     

基于比例边界有限元的结构强度分析方法研究

航天结构经历复杂严酷的载荷环境,且诸多大传载关键结构存在小尺寸倒角。为有效处理航天结构小尺寸倒角强度评估问题,提高结构应力应变求解精度和计算效率。本文基于比例边界有限元方法对典型小尺寸倒角的航天结构边界进行离散,构建强度计算模型,针对典型结构不同倒角尺寸开展强度分析,得到不同尺寸倒角对局部应力的影响规律,给出局部区域的应力分布,并与光测试验和常规有限元分析结果进行对比。结果表明,与常规有限元方法相比,比例边界有限元方法可以有效减少计算自由度,提高计算效率和计算精度,由于其半解析的特点,可以方便的得到内部域的应力场,为小尺寸倒角航天结构强度评估、寿命预测及优化设计提供有效的分析手段。     

大尺寸自由活塞激波风洞重活塞软着陆关键技术

高焓激波风洞的驱动技术决定了风洞总焓和总压试验能力。重活塞压缩加热技术具有驱动性能强和运行灵活性高等特点,是高焓激波风洞关键驱动技术。针对重活塞发射效能、重活塞与壁面摩擦、膜片破膜等情况带来的大尺寸重活塞难以安全软着陆问题,通过理论分析、动网格数值模拟和试验验证相互结合的手段,分析了重活塞实际运动过程的影响因素,建立了重活塞调谐运行方法,获得了稳定的驱动压力,可为不同的模拟需求提供对应的试验状态。研究了质量为205 kg、275 kg的重活塞在压缩管中运行最高速度分别超过350 m/s、450 m/s的软着陆过程,获得了压缩管末端总压15 MPa、总温3 450 K和总压45 MPa、总温4 845 K的定压试验状态。本研究解决了大尺寸自由活塞激波风洞重活塞软着陆难题,保障了世界最大尺寸自由活塞驱动的FD-21高焓激波风洞中、质量为数百千克的重活塞、在长度为75 m的压缩管中的运行安全。     

带冰翼型失速分离流动数值模拟和模态分析

为了对防除冰问题进行精细化模拟和对带冰机翼进行全局稳定性分析,采用改进延迟脱体涡模拟(improve delayed detached-eddy simulation,IDDES)方法,对GLC305翼型带944号冰形表面复杂流动进行了非定常模拟。基于此,分别采用本征正交分解方法(proper orthogonal decomposition,POD)和动态模态分解方法(dynamic mode decomposition,DMD)对模拟结果进行模态分析,以提取影响流动分离的主要模态,最后对流场进行重构。结果表明,IDDES方法准确预测了翼型升力系数和冰角下游的压力平台等特征,清晰地捕捉了冰角后剪切层失稳脱落形成的涡结构及在向下游流动中涡结构合并、破碎的发展过程。基于IDDES获得的非定常数据,POD方法识别出角冰诱导剪切层中的两种典型脉动频率,且在前几阶主要模态中均存在,意味着这两种脉动模式对流动的主导作用。另外,DMD方法得到的每个模态对应单一的频率和放大率,部分模态处于发散状态,这是导致流动不稳定发生的主要机制。研究还发现POD和DMD主要模态的能量序列均从翼型中部开始,这与剪切层失稳位置密切相关。