Methods and advances in the study of aeroelasticity with uncertainties

Uncertainties denote the operators which describe data error, numerical error and model error in the mathematical methods. The study of aeroelasticity with uncertainty embedded in the subsystems, such as the uncertainty in the modeling of structures and aerodynamics, has been a hot topic in the last decades. In this paper, advances of the analysis and design in aeroelasticity with uncertainty are summarized in detail. According to the non-probabilistic or probabilistic uncer- tainty, the developments of theories, methods and experiments with application to both robust and probabilistic aeroelasticity analysis are presented, respectively. In addition, the advances in aeroelastic design considering either probabilistic or non-probabilistic uncertainties are introduced along with aeroelastic analysis. This review focuses on the robust aeroelasticity study based on the structured singular value method, namely the ~t method. It covers the numerical calculation algo- rithm of the structured singular value, uncertainty model construction, robust aeroelastic stability analysis algorithms, uncertainty level verification, and robust flutter boundary prediction in the flight test, etc. The key results and conclusions are explored. Finally, several promising problems on aeroelasticity with uncertainty are proposed for future investigation.     

细长圆锥低超声速绕流尾迹流时空演化特性的研究

本文用数值方法研究了在大的迎角范围内,采用局部抛物化流动模型所得到的有关圆锥有迎角绕流尾迹流中周期解的谐分岔、亚谐分岔以及环上Ｈｏｐｆ分岔这三类不稳定性的时空结构演化与非线性相互作用。分析得到了两种不可通约频率（ｆ１,ｆ２）的强非线性相互作用以及由此而产生的频率拓宽所形成的ｍｆ１±ｎｆ２多级频带结构。研究表明：当第三个不可约频率被激发,不论时间,还是空间方向的发展都会存在混沌。在近尾区,流态随攻角增大的演化历程上,通向混沌的道路和准周期性道路相接近,但包含有带倍周期性的亚谐分岔。在固定迎角的情况下,由近尾到远尾区,通向混沌的道路也接近于准周期道路,但带有阵发性。     

基于短时傅里叶变换的Duffing振子微弱信号检测

研究了Duffing振子信号检测过程中混沌、间歇混沌和大周期状态的时频特征,提出了一种基于检测统计量的任意频率信号检测方法。通过对系统不同状态下的输出序列进行短时傅里叶变换(STFT)发现,等幅线和三维时频分布能够体现出不同状态的显著差异,且可以完全区分出每一种状态。从构造统计量的易实现性出发,用三维时频分布中的幅时曲线作为衡量不同状态的依据,并将不同频率对应的幅时曲线的均值最大量作为检测统计量,该统计量的计算可以借助快速傅里叶变换(FFT)操作提高时效性。在此基础上,引入频率控制单元,给出了任意频率信号的检测方法步骤,方法的关键是将检测统计量最大值处所在的频率作为待测信号频率范围的一个端点,另一个端点为毗邻的两个检测统计量值较大者所在频率点。实验给出了不同状态的检测统计量范围,进而以此范围为判据,实现了振子对任意频率信号的检测,说明了方法的可行性,为Duffing振子信号检测问题的研究提供了一种新的思路。     

混沌信号的一种简单设计方法及应用

在对一类简单的能够产生混沌现象的映射过程进行统计特性分析的基础上,利用其协方差函数特点,介绍了一种自协方差函数为ｃ（ｋ）＝ｃ（０）αｋ,０＜α＜１形式的混沌信号的简单设计方法及应用,从而为有目的地产生混沌信号,利用及分析混沌信号提供了新的信号获取途径。     

电压变化时Boost PFC变换器的混沌和分叉现象

利用小信号模型对开关电源控制器进行设计过程中常出现混沌分叉等不稳定现象。以工程设计的角度,建立了平均电流型BoostPFC的精确电路模型,分析了系统中存在的非线性现象,结合非线性分叉和混沌理论对这类非线性现象进行了详细的分析和推导。     

忆阻器的电路实现及其混沌动力学研究

提出一种新的忆阻器电路实现方法。该方法从忆阻器的定义出发,构造出忆阻器内部的基本变量磁通,利用光控电阻实现了磁通量对光电池的隔离控制,最终实现了一个可以独立作为二端口器件工作于电路及仿真中的忆阻器电路。给出了其电路实验结果,并将符合该忆阻器特性的数学模型用于蔡氏电路中替代其中的非线性二极管,研究此状况下产生混沌现象的可行性,为HP忆阻器今后应用于混沌电路提供可行性依据.     

一个Modified Chen系统的混沌同步与加密

引进Observer同步方案,ModifiedChen混沌动力系统达到了较好的同步效果。两个已同步的ModifiedChen系统分别作为通信系统的传输器和接收器,分别利用两种不同的方式将信号加到传输端,实现了安全通信巾的加密与解密,从而验证了Observer混沌同步方案在安全通信系统中的有效性。     

A novel robust aerodynamic optimization technique coupled with adjoint solvers and polynomial chaos expansion

Uncertainty is common in the life cycle of an aircraft, and Robust Aerodynamic Optimization(RAO) that considers uncertainty is important in aircraft design. To avoid the curse of dimensionality in surrogate-based optimization, this study proposes an adjoint RAO technique called ‘‘R-Opt”. Polynomial Chaos Expansion(PCE) is coupled with the R-Opt technique to quantify uncertainty in the responses of the target(including its mean and standard deviation). Only one process of PCE model construction i...     

混沌行为预测：一种变型的码本预测方法

利用混沌周期点之全体在其不变集中稠及其不变集的几何结构呈一定程度的自相似性性质,提出了一种变形的码本预测方法,对带和不带观测噪声的混沌时间序列进行预测.在保证精度的前提下,克服了全局非线性化模型和局部线性化模型对噪声敏感及预测时间短的缺点.     

最大Lyapunov指数用于压气机局部性能的分析

对压气机叶尖、叶根失速类型的判断有利于在设计中增加控制措施以扩大压气机稳定工作范围。压气机内部流动为复杂的非线性系统,利用非线性时间序列分析中的最大Lyapunov指数方法,分别对单级和15级低速轴流压气机稳定工作状态下不同叶高处的动态总压试验数据进行分析,发现最大Lyapunov指数较大的区域容易失速,得到了此压气机叶尖与叶根进入失速的先后顺序,与失速过程的动态总压信号利用低通滤波方法进行失速类型判断得到的结论相一致。