航天智能制造的思考与展望

从宇航制造面临的形势出发,分析了工业4.0中提出的智能制造理念和方法,提出了航天制造技术的发展方向,进而对航天智能制造总体规划进行了阐述,提出了CAST制造的概念,阐述了航天产业云制造、基于数据分析的自动化、基于智能化的制造服务和基于制造模式的转型发展的具体内容和实践,进而提出了利用天地一体化网络实现在轨加工与装配、空间增材制造的空间智能制造设想。     

面向空间抓取任务的目标轮廓跟踪方法

在空间抓取任务中,视场背景复杂,光照条件变化剧烈,而且存在相对运动。文章提出了一种新的动态轮廓特征检测跟踪方法。首先在灰度梯度法基础上,引入形状匹配、面积筛选和自适应灰度阈值调整方法,提高了轮廓提取的鲁棒性。随后,基于该提取结果,利用图像序列的时域相关约束辅助GVFSnake算法进行轮廓跟踪,提升了动态检测速度。最后,考虑到空间抓取任务的实时性需求,采用CUDA运算架构对算法进行并行化处理,并对一组序贯图像序列进行了轮廓跟踪实验。实验结果表明,此方法在CUDA平台下轮廓跟踪速率达到了10帧/s,在保证轮廓检测的准确性的基础上,明显改善了检测速度。     

基于UG的虚拟制造

介绍了基于现代数控虚拟制造技术的基本内容,并以某零件为例进行了详细工艺分析与虚拟制造仿真技术研究,进行了该零件的切削仿真,开发了后置处理器,实现了机床碰撞系统的虚拟仿真。为解决此类复杂零件的高效数控加工提供了新的方法。     

发动机机匣弧面不规则管路的布局参数多目标优化设计

管路布局优化是降低发动机管路振动应力的重要手段,提出了一种发动机机匣弧面上不规则管路布局参数的多目标优化设计方法.从发动机机匣弧面的U形管路出发,建立了具有复杂布局走向的不规则单管路的参数化建模方法.分析了布局参数对管路的危险固有频率、多点激励响应的灵敏度.综合考虑错频和最大响应等多个目标,采用多目标遗传优化算法,对不...     

可重构生产系统的BAOOIM建模法研究

提出了一种集成的建模方法——BAOOIM建模法。这种方法集成了面向对象模型、功能模型、动态模型的优势从不同的角度描述了可重构生产系统,而且BAOOIM建模法采用一定的映射机制在各个子模型之间进行转换,最终在整体上保持了集成模型中各子模型的一致性,从而为可重构生产系统的设计与控制、性能分析和调度奠定基础。     

状态/输入约束下飞-推一体化的保性能安全控制

基于飞行-推力一体化思想提出了一种针对搭载超燃冲压发动机的吸气式高超声速飞行器速度通道的状态/输入约束自适应鲁棒保性能安全控制方案。首先根据超燃冲压发动机的机理分析与计算流体动力模型数据,建立了安全子系统与性能子系统面向控制的仿射非线性模型。之后基于障碍Lyapunov理论与动态面设计方法设计了一套安全子系统状态约束控制器,从理论上保证了飞行器在跟踪指令的全过程中,发动机相关状态不会触碰安全边界,并结合自适应技术与辅助系统提高了该控制系统的鲁棒性。针对性能子系统设计了一套鲁棒自抗扰控制器,达到“保证安全的前提下不折损性能”的目的。仿真结果表明所设计的控制系统可以在保障安全的同时达到预想的性能,并显著放宽了超燃冲压发动机对飞行器飞行姿态的约束,保证了高超声速飞行器的机动灵活性。     

大气层内固体火箭多约束鲁棒三维能量管理制导

针对固体运载火箭大范围精确调节终端约束的要求,提出一种新型的大气层内鲁棒三维能量管理制导方法,通过在线规划侧向速度能力曲线消耗剩余发动机能量。将终端约束表示为关于攻角和速度能力曲线参数的方程组,将闭环制导问题转化为方程组的求解。针对飞行过程中的动压、过载,以及控制变化率等过程约束,构造了攻角和速度能力曲线的可行边界。针对气动系数和发动机参数的不确定性,采用容积卡尔曼滤波器对不确定性进行辨识。仿真结果表明,与模型预测静态规划算法和改进粒子群算法相比,本算法的终端速度调节范围、鲁棒性以及计算效率大幅度提高。     

铝锂合金研究进展及发展趋势

铝锂合金历经三代发展,形成了完善的材料谱系,具有高比强度、高比韧度、高耐损伤的特点,是一种具有替代传统铝合金潜力,高减重效益的轻质合金,被认为是21世纪飞行器和舰船理想的结构材料。本文回顾了铝锂合金的发展历程,介绍了铝锂合金的成分设计思路、主要制备方法、先进应用技术等方面的研究进展,梳理了铝锂合金的发展趋势,指出成本较高是制约铝锂合金进一步大规模应用的主要问题,提出完善铝锂合金产品类型,开展抗疲劳、耐损伤、低密度铝锂合金研制,研究铝锂合金大型零件的整体制造技术,开发开展铝锂合金时效成形技术,激光焊、搅拌摩擦焊等先进连接技术等应用研究方向。     

A triangle voting algorithm based on double feature constraints for star sensors

A novel autonomous star identification algorithm is presented in this study. In the proposed algorithm, each sensor star constructs multi-triangle with its bright neighbor stars and obtains its candidates by triangle voting process, in which the triangle is considered as the basic voting element. In order to accelerate the speed of this algorithm and reduce the required memory for star database, feature extraction is carried out to reduce the dimension of triangles and each triangle is described by its base and height. During the identification period, the voting scheme based on double feature constraints is proposed to implement triangle voting. This scheme guarantees that only the catalog star satisfying two features can vote for the sensor star, which improves the robustness towards false stars. The simulation and real star image test demonstrate that compared with the other two algorithms, the proposed algorithm is more robust towards position noise, magnitude noise and false stars.     

Regolith-derived ferrosilicon as a potential feedstock material for wire-based additive manufacturing

Ferrosilicon is a primary metallic alloy produced during the reduction of metal oxides contained in lunar and Martian regolith by a variety of techniques. This study examines the usefulness of ferrosilicon as a candidate feedstock material for wire-based 3D printers designed for in-space manufacturing. Alloys of composition ranging from pure iron to 12?wt% Si were synthesized and their electrical and mechanical properties characterized. The melts were cast into rods for mechanical testing to determine ultimate strength and ductility. It was determined that the samples above 3?wt% Si were too brittle to be pulled into wire and ruptured at low strain values. The 3?wt% Si sample and iron had comparable mechanical properties relative to samples of higher silicon content but with differences in ductility and ultimate strength. Microstructure and compositional studies revealed the differences between the ductile and brittle samples as being the complete ferrite phase presence on the iron and low-Si content samples. This study establishes an upper limit on the Si content at 3?wt% in ferrosilicon materials to be used in wire feedstock in additive manufacturing for in-space applications.