基于时变增益ESO的多航天器SO(3)姿态协同控制

针对多航天器姿态协同控制问题,基于特殊正交群（SO（3））研究了存在干扰情形下的控制设计方法。结合有向通信拓扑建立了多航天器SO（3）模型,在此模型的基础上提出了一种时变增益扩张状态观测器（ESO）对系统的总干扰进行估计,削弱了常值增益ESO的峰化现象。利用相邻航天器的信息给出了旋转矩阵形式的协同指令,进一步基于SO（3）方法设计了协同控制器。同时采用ESO的输出在所设计的控制器中对系统的干扰进行补偿,从理论上给出了ESO的收敛性以及闭环系统的稳定性证明,保证多航天器系统能够实现稳定协同。仿真结果验证了本文方法的有效性和快速性。      

无尾桨直升机实验研究(英文)

环量控制尾梁是无尾桨直升机反扭矩新技术。为了研究不同参数对环量控制尾梁的影响 ,设计制造了两个环量控制尾梁模型 ,本文介绍了该模型分别在风洞中和旋翼下进行的分布压力测量实验。通过对实验结果的分析、讨论 ,阐述了动量系数、缝隙几何参数以及相对来流速度等参数对环量控制尾梁上气动力的影响 ,并从理论上对实验结果进行了合理的解释。     

电动环控系统优化仿真分析

基于Flowmaster仿真平台搭建电动环控系统仿真分析模型,分析了系统仿真中飞机热载荷、供气温度与供气量及压力制度,进一步针对电动环控系统的出口温度和压力情况进行仿真分析。在此基础上研究电动环控系统的动态优化控制方案。仿真结果表明,在热天地面起飞、爬升、巡航等飞行状态下,制冷包出口的空气压力满足压力设计制度,且可实现空气温度在-5℃±2℃范围的控制。本文为电动环控系统的设计及优化研究奠定基础。     

基于DSP的二维运动机构位置测量与控制技术

电机位置测量是伺服控制的关键技术。在分析二维运动机构光栅尺输出信号的基础上,设计DSP对光栅尺信号进行接收和数据处理,并确定采样周期,在PID算法的基础上提出二维运动机构超声波电机的运动控制方案,从而实现了二维运动机构的高精度、高响应控制。     

环形阵列超声换能器的全聚焦成像方法及其应用

在检测高衰减的大厚度构件时,相控阵超声声束在非聚焦区域的声能量损失严重,采用线阵或矩阵超声换能器的检测精度和最大检测深度常难以满足要求。首先,建立了合成声束三维声场分布模型,分析了不同阵列超声换能器的空间声场能量分布特点,发现环阵超声换能器在相同聚焦深度处的声场特性更好,同时具有阵元数量少、声束焦斑沿轴线中心完全对称等特点。然后,建立了一种采用环阵超声换能器的全聚焦方法（TFM,Total Focusing Method）,并基于试样群速度测量结果对各向异性材料中的聚焦算法进行了优化。在这种方法中将所采集到的全矩阵数据沿换能器中心轴线进行重建,可实现沿深度方向的逐点无穷聚焦。最后,利用所研制的阵列超声C扫描自动检测系统对预埋有缺陷的3D打印钛合金试样进行了对比检测实验,结果表明采用全聚焦成像算法的环阵超声换能器能实现55 mm试样内部直径0.8 mm、深度5.0 mm平底孔和横孔缺陷的精确检测,相对于常规的动态聚焦算法有更高的检测信噪比和定量精度。     

直径增大速率对IN718合金环件径轴向轧制成形微观组织演变的影响

IN718合金环件径轴向轧制(Radial-axial ring rolling,RARR)成形容易出现混晶和局部晶粒粗大,导致零件无法满足航空发动机严苛的服役要求。以环件匀速长大为稳定轧制条件,给出了径轴向协同进给速度模型,并建立轧辊自适应径轴向轧制多场耦合有限元模型。应用以位错密度、再结晶分数和晶粒尺寸为内变量的统一本构模型,通过多场耦合有限元模拟研究了环件直径增大速率对IN718合金径轴向轧制成形微观组织的影响。结果表明:在保证稳定轧制的前提下,提高直径增大速率使环件平均温度升高,促进了再结晶晶粒的形核长大,使环件平均总再结晶分数增大;另一方面,提高直径增大速率缩短了轧制时间,不利于再结晶晶粒的长大,使再结晶分数减小,因而在直径增大速率超过4mm/s后环件平均总再结晶分数随之减小。     

环扫SAR的快速聚焦成像算法

针对环扫合成孔径雷达的成像方法进行研究,分析了环扫合成孔径雷达的工作原理以及信号模型,并提出一种基于频谱分析的聚焦成像算法,该算法较好地校正了批处理数据内的距离徙动,适合对环扫SAR(Synthetic Aperture Radar)进行高精度成像处理.给出了块数据快速聚焦算法的流程图以及简单的推导过程,并在此基础上给出了环扫SAR成像处理的完整流程.较之经典多普勒波束锐化DBS(Doppler Beam Sharpening)非聚焦算法,这种聚焦算法计算量略大,但成像精度高;较之ECS(Extended Chirp Scaling)算法,虽然补偿精度稍低,但计算量大大降低.因此这种算法能够很好地用于环扫SAR高分辨率快速成像.计算机仿真结果验证本文算法的有效性.      

基于扩张状态观测器的飞轮故障检测与恢复

飞轮是卫星姿态控制系统中的主要执行部件,实现其自主故障检测与恢复对于维持卫星正常姿态具有很重要的意义.在建立了精确飞轮开环系统模型的基础上,设计了二阶非线性连续扩张状态观测器ESO(Extended State Observer).将飞轮故障视为系统外扰,并假设其余外扰是小量可忽略,则利用此ESO不仅能实时得到飞轮开环系统的状态量,当飞轮发生故障时更能快速准确地估计出故障量.因而无需产生系统残差即可直接进行故障检测,同时根据故障量的大小对系统输入即驱动电压进行补偿,使飞轮转速仍能维持正常值,保证卫星姿态不受故障影响.数值仿真验证了此方法的有效性.      

某型直升飞机环控系统制冷包设计

针对某型直升飞机,提出了其环控系统的简单式空气循环冷却系统的设计方案,并对其中关键部件--换热器进行了设计计算,其中,初级换热器为干换热器,次级换热器为湿换热器.通过计算机程序计算实现了换热器芯体的匹配选择.此外完成了该环控系统的结构设计,以及整个系统的阻力计算,阻力符合机种性能要求,证实了该环控系统设计的可行性.