非线性刚性转子系统振动的主动控制

基于转子系统的非线性振动理论,提出了一种通过控制支承刚性的非线性“软”、“硬”特性减少转子通过临界转速时振动的方法。计算和实验结果均表明该方法可大大地减少转子通过临界转速时的振动。     

主动扭转智能旋翼模型试验研究

在国内首次进行采用压电片驱动的碳纤维弯扭耦合梁作为驱动机构的智能旋翼风洞试验。试验结果表明:主动扭转智能旋翼在高转速前吹风状态下,受控状态下的可动桨尖沿扭转输出轴上下偏转可以明显改变桨叶气动力的相应谐波分量,进而影响桨叶的振动,试验为主动扭转智能旋翼用于直升机旋翼振动主动控制奠定硬件基础。     

网络控制系统有限频域故障检测和容错控制

考虑网络控制系统中存在的时延,研究了其在有限频域内的故障检测以及容错控制问题。针对有限频域内的故障信号,利用给定指标设计故障检测滤波器产生残差信号。为了保证系统在故障情况下的控制性能,进一步构造基于残差反馈的主动容错控制器对故障进行补偿。给出了故障检测滤波器与主动容错控制器存在并满足有限频域内性能指标的充分条件。利用线性矩阵不等式得到了故障检测滤波器和主动容错控制器参数。数值仿真表明所提方法能够获得良好的故障检测性能和容错控制效果。     

基于模型预测的倾转旋翼自主着舰控制

无人机在自主着舰过程中会面临复杂的海况和舰艇的未知运动,对舰艇的未来运动预估和对外界环境的抗扰,对无人机末端安全自主着舰有着重要的意义。因此,针对倾转四旋翼无人机在复杂海况下的全自主着舰过程,设计了一种基于模型预测的改进自抗扰控制器。利用前馈(BackPropagation,BP)神经网络实现对舰艇未来运动的预测,针对局部BP神经网络易陷于局部最优解并且基本不具备泛化能力的问题,将全局误差引入到BP神经网络中,并且为加快模型的训练速度,将基于全局误差可变的学习速率算法引入到全局误差BP 神经网络。利用自抗扰控制器(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)实现对外界环境抗干扰控制,通过扩张状态观测器(Extended Sate Observer,ESO)实现对外界未知环境的观测和补偿,并且将滑膜控制方法引入到非线性状态误差反馈器(Nonlinear State Error Feedback,NLSEF)中,加快系统的收敛速度。通过在不同舰艇运动模型下的一系列数字化仿真,验证了文中所提控制方法的有效性与合理性,仿真结果表明了文中所提控制方法可实现无人机在复杂海况下的全自主着舰。     

基于危险评估的自动紧急避撞控制策略

基于车辆危险评估机制,设计了一种集成制动和转向的汽车自动紧急避撞控制策略。首先结合车辆安全性和最优换道轨迹,分析了在紧急工况下车辆制动和转向避撞临界纵向距离,然后建立了基于模糊推理的危险评估模型,该模型输出的危险因子反映车辆发生碰撞的危险程度,并以此建立汽车自动紧急避撞控制策略。最后基于PreScan和MATLAB/Simulink的虚拟平台仿真验证该控制策略的有效性。结果表明自车在跟车行驶时,对比基于碰撞时间倒数(TTC~(-1))单一全制动无法有效避开障碍物的危险工况,该避撞策略能够通过制动和自主换道来避免车辆发生碰撞,提高了车辆安全性。     

基于LADRC的直升机姿态解耦控制及参数整定

为满足ADS-33E-PRF所规定的飞行品质,有效克服模型外部扰动的影响,提出了一种基于线性自抗扰控制(LADRC)的直升机姿态控制策略.建立UH-60A直升机的飞行动力学模型和风模型,并进行配平计算以验证动力学模型和配平算法的准确性.在增稳反馈回路的基础上,基于单输入单输出的二阶LADRC控制器搭建了UH-60A的姿态解耦控制回路.针对ADS-33E-PRF品质要求,将控制器参数整定转变为时域与频域内的约束优化问题,结合H∞综合算法和最速下降算法进行了优化计算.对姿态控制器的控制效果进行了品质评估,并在大气扰动下对姿态保持控制进行了仿真,仿真和品质分析表明基于LADRC的姿态控制系统具有良好的解耦性能和抗扰性.     

运载火箭整流罩内主动降噪控制技术

运载火箭整流罩内的声振环境对有效载荷的可靠性和发射任务的成败至关重要。为改善整流罩内低频声振问题,首先从数学原理上介绍了用于主动降噪(ANC)系统的自适应滤波器和通道辨识的方法;其次针对运载火箭整流罩特定情况,建立反馈式滤波最小均方值(FxLMS)-ANC系统控制模型,并在实验室环境下搭建硬件实验平台;最后针对噪声频谱分布的不同特点开展宽带、窄带、宽带与窄带组合式ANC实验。结果表明:采取ANC控制对噪声抑制效果明显,特别是对功率谱峰值所在的频点实施窄带降噪,降噪效果更为突出。实验室环境下所得的实验结论,验证了在运载火箭整流罩内ANC的潜力。     

激励器结构对三电极等离子体高能合成射流流场及其冲量特性的影响

等离子体激励器以其结构简单、响应速度快、环境适应性强等优势,已成为主动流动控制技术和流体力学研究的前沿与热点。相比于传统两电极激励器,三电极等离子体高能合成射流激励器具有更高的能量效率,形成射流冲量更大,有望成为新型快响应直接力产生装置。为揭示激励器结构对射流流场和冲量特性的影响规律,进而优化激励器结构参数,利用电参数测量装置、高速阴影系统及自主设计的单丝扭摆式微冲量测量系统对不同射流孔径、腔体体积和电极间距的三电极激励器放电特性、射流流场及其冲量进行了实验研究。为对比激励器在不同工况条件下的工作特性,定义无量纲能量沉积ε和无量纲射流冲量I^*,并分析了激励器结构参数对ε和I^*的影响。结果表明对于给定无量纲能量沉积ε,激励器存在最优射流孔径;激励器无量纲能量沉积ε和无量纲射流冲量I^*随腔体体积增加而减小,随激励器电极间距增加而增加;射流强度及其流场影响区域随腔体体积增加而减小,随激励器电极间距增加而增加。对比不同腔体体积和电极间距工况条件下I^*随ε的变化可知,为设计具有较好射流冲量水平的激励器,在相同无量纲能量沉积ε条件下,应尽量增大激励器无量纲射流冲量I^*。当设计激励器无量纲能量沉积ε小于初始工况时,应增大初始工况激励器腔体体积使无量纲能量沉积ε降低至设计值;当设计激励器无量纲能量沉积ε大于初始工况时,应增大初始工况激励器电极间距使无量纲能量沉积ε增加至设计值,使设计激励器具有较好的射流冲量水平。     

等离子体控制下前体分离涡的研究

在圆锥-圆柱组合体模型半顶角为10°的圆锥前体尖端附近布置介质阻挡放电等离子体激励器,采用正弦波高压电源进行等离子体定常开/关激励。实验在3.0m×1.6m的直流式风洞中进行,迎角固定在45°,基于圆锥前体底面直径的实验雷诺数为5×10⁴。对模型表面周向压力分布进行了测量,同时对测压截面处的空间涡流场进行了粒子图像测速。通过对截面压力分布和空间流场的PIV结果的分析,给出了侧向力、涡核中心位置、轴向涡量、涡核半径、次涡核半径、旋涡最大切向速度、环量等参数随等离子体激励的变化特性。结果表明:在等离子体激励的作用下,同侧的分离剪切层及其卷起的涡向外侧移动,同时另一侧的向着靠近模型的方向移动。同时激励器的作用使左舷侧涡心位置偏离次涡核的几何中心,且使得双侧的涡核和次涡核的尺寸增大。     

用急冷Al基活性钎料钎焊Si3N4陶瓷的研究

研制了三种急冷Ａｌ基活性钎料。研究结果表明：急冷Ａｌ基活性钎料的组织明显细化,熔点明显下降,基体硬度升高。在较低的钎焊温度（７５０℃）下,下加Ｎｉ粉的接头的剪切强度较高（２０８．８ＭＰａ）。钎焊温度对接头强度影响较大。当超过一定钎焊温度后,接头强度明显下降;加Ｎｉ粉复合钎焊可明显提高接头的剪切强度,在钎焊温度为８００℃时接头的最高剪切强度为２２５ＭＰａ,加Ｎｉ粉的复合接头在界面两侧形成均匀分布富Ｎｉ带。这是接头强度提高的主要原因。