基于有限元分析方法的某惯性台体结构优化设计

建立惯导系统中惯性组件结构三维模型,利用有限元分析软件对惯性组件结构进行有限元模态计算和分析。根据模态分析结果,对惯性台体结构进行拓扑优化,达到惯性台体减重的目的,优化后的惯性台体结构满足文中提出的设计要求。此结构优化设计方法简单,易于实现,对优化惯导系统结构设计,实现小型化、轻量化目标具有一定的指导意义。     

一种用于双电机独立控制的逆变器拓扑研究

分析了几种传统的双电机逆变器拓扑。针对存在的问题,提出了一种改进的逆变器拓扑,弥补了传统逆变器拓扑控制复杂且很难独立控制两台电机的问题。在MATLAB/Simulink环境下建立基于该逆变器的永磁同步电机矢量控制的仿真模型。仿真结果表明,所提改进的逆变器拓扑可以实现独立控制且控制简单。     

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。     

3D打印技术在空间站梦天实验舱上的应用

面对梦天实验舱次结构减重需求，提出了面向3D打印技术的次结构拓扑优化设计的方法，完成并掌握了3D打印次结构从设计、工艺、制造、检验等全周期的研制流程。在梦天实验舱发射载荷条件下，通过结构有限元分析及试验验证，对3D打印次结构性能进行了考核。结果表明:在具有一定强度和刚度裕度的前提下，支架减重效果较为明显，面向3D打印技术的次结构拓扑优化设计的方法具有广阔的工程应用前景。     

一种小型化双层拓扑的低通LC滤波器

为了实现低通滤波器的轻量化和高效率,设计了一种双层拓扑结构的LC低通滤波器.通过优化设计电感、电容元件的排列方式,选取双层结构来合理布局LC电子元器件,该低通滤波器在整个宽频带条件下达到了优良的工作指标.实验结果表明,该设计方式可以显著提高低通滤波器中电路的工作效率,100 MHz～4000 MHz,低通滤波器工作良好,截止频率为800 MHz,其插损小于1.5 dB;大于800 MHz时,带外抑制大于20 dB.同时,该滤波器采取双层结构,在上下两面放置LC电子元件,使得该滤波器相较于传统的单层板结构,其所占体积较小,适用于对空间体积有严格要求的环境.系统测试实验表明滤波器达到了较好的频率特性.本设计简单、成本低廉,具有较优越的性能指标,且具有较小体积的显著优势,有着非常好的推广应用价值.     

一种小型化双层拓扑的低通LC滤波器

为了实现低通滤波器的轻量化和高效率,设计了一种双层拓扑结构的LC低通滤波器.通过优化设计电感、电容元件的排列方式,选取双层结构来合理布局LC电子元器件,该低通滤波器在整个宽频带条件下达到了优良的工作指标.实验结果表明,该设计方式可以显著提高低通滤波器中电路的工作效率,100 MHz～4000 MHz,低通滤波器工作良好,截止频率为800 MHz,其插损小于1.5 dB;大于800 MHz时,带外抑制大于20 dB.同时,该滤波器采取双层结构,在上下两面放置LC电子元件,使得该滤波器相较于传统的单层板结构,其所占体积较小,适用于对空间体积有严格要求的环境.系统测试实验表明滤波器达到了较好的频率特性.本设计简单、成本低廉,具有较优越的性能指标,且具有较小体积的显著优势,有着非常好的推广应用价值.     

卫星SAR载荷蓄电池充电器的建模分析与设计

随着现代商业卫星的发展，低成本、重量轻、多功能、高集成的微纳合成孔径雷达(SAR)卫星迎来加速发展的阶段。由于SAR载荷工作时间短、峰值功率大的特点，需专门为SAR载荷配置一组高压载荷蓄电池，在相同电流下，可输出更大功率。针对高压载荷蓄电池恒流恒压充电的需求，提出采用推挽变换器的隔离升压充电器方案，搭建了推挽变换器的小信号模型，采用峰值电流控制的双环控制策略实现恒流恒压充电控制，最后在充电器样机上进行了实验验证。实验结果验证了分析的正确性与设计的有效性，可以满足SAR载荷蓄电池充电的要求。     

考虑通信延迟的卫星集群改进蜂拥控制

针对卫星集群的无碰撞协同运动问题,提出了一种改进的蜂拥控制策略。首先,结合Prim算法和广度优先算法设计了一种计算度、半径约束最小生成树的拓扑优化方法,并将优化结果作为星群的通信拓扑。该方法不仅能够节省每个卫星的通信资源,还能够减少星群网络的通信延迟。随后,为提高参考轨迹生成的快速性,采用基于傅里叶级数的形状曲线逼近法对主星参考轨迹进行规划。在此基础之上,提出了一种考虑通信延迟与碰撞规避的蜂拥控制策略,使星群能够在保证通信连通性的前提下沿参考轨迹运动到目标点附近,并且在运动过程中不发生碰撞。经过理论分析,利用Lyapunov Razumikhin定理证明了卫星集群系统能够达到渐近稳定。最后,通过数值仿真验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

基于自适应通信拓扑的无人机集群弱路径约束下的分布式控制器设计

针对传统无人机集群飞行控制需要规划过多飞行路径的问题，设计一种结合线性二次型调节器(LQR)与机间防撞的分布式协同控制器，不需要为集群设计相对构型，只需给定一条满足无人机动力学约束的飞行路径，集群就可沿路径飞行。该控制器通过设计自适应通信拓扑来稳定加入机间防撞机制带来的抖振效应，并使集群具有良好可扩展性。仿真结果表明，所设计的分布式控制器可以实现规划一条路径下无人机集群无机间碰撞的稳定飞行。