面向机器人原位加工的大型飞船舱体变位姿态优化方法（英文）

在利用机器人实施大型飞船舱体的原位加工时，对舱体旋转变位次数与机器人整体加工性能的关注引入了一双目标优化问题。本文基于机器人刚度特性和非支配排序遗传算法，提出了一种舱体变位方案优化方法。首先，设计了以机器人笛卡尔刚度为基础的特征加工质量评价指标，并建立了原位加工过程模型。其次，为应用非支配排序遗传算法，提出了一种加工过程的双染色体编码方法及相应的交叉变异算子。此外，通过修复算子处理频繁出现的非法编码，保证了算法的寻优效率。仿真及实验研究的结果表明，适当增加舱体变位次数能够有效提升机器人的加工性能，并在工质量和时间成本上实现综合优化。     

离轨帆弹性桅杆力学性能分析

采用有限元分析软件ABAQUS分析弹性桅杆几何参数对其力学性能的影响,为离轨帆弹性桅杆设计提供一定的理论依据。结果表明:增加壳体厚度、保持弧长不变,减小曲率半径以及增大壳体截面圆心角都能有效提高离轨帆自动展开能力及弹性桅杆支撑刚度;弹性桅杆的弯曲内部应力只与材料属性、曲率半径、缠绕半径以及壳体厚度有关;曲率半径减小、壳体厚度增加都会增大弹性桅杆的弯曲内部应力,有可能会导致弹性桅杆在缠绕时发生塑性变形。因此,在对弹性桅杆设计时,需综合考虑弹性桅杆几何参数对其展开能力以及缠绕性能的影响。     

导引头伺服机构消隙齿轮系统动力学特性分析

消隙齿轮广泛应用于导引头伺服机构惯性稳定平台传动系统中，用于消除回程误差，提高传动精度。目前，对消隙齿轮传动系统的动力学分析大多采用数值方法，然而在求解含时变啮合刚度和间隙的强非线性系统时耗时较长。本文利用集中质量法建立考虑时变啮合刚度的消隙齿轮系统动力学模型，通过对模型的无量纲及归一化处理，运用分段的增量谐波平衡法对消隙齿轮传动系统进行分析，并利用四阶Runge-Kutta法进行数值验证，研究了不同参数对消隙齿轮系统动力学特性的影响规律。结果表明:随扭簧刚度的提高，系统谐振频率也提高，且共振幅值降低;随内部激励的增加、阻尼比的减小，系统由周期运动逐渐变为混沌运动，且共振幅值增大。     

能耗均衡的三维最优持久编队通信拓扑生成

持久编队通信拓扑的优化是在确保多智能体使用持久编队控制方法保持队形的基础上尽量减少智能体之间的通信能耗。现有的方法可以最小化智能体的通信能耗总和，却未考虑均衡智能体间的通信能耗，而这会导致某些智能体提前退出编队。针对这一问题，以最大化队形保持时间为目标，研究了考虑能耗均衡的三维最优持久编队通信拓扑生成方法。首先，设计了一种通信拓扑离线优化机制，即选择一个合适的周期，在编队运动之前计算出每个周期内的通信拓扑，在编队保持队形过程中据此定期调整通信拓扑，从而避免在线计算和发布通信拓扑带来额外的通信能耗；而在离线计算每个周期内的通信拓扑时，先估计出每个周期开始时每个智能体的剩余通信能量，并据此更新网络拓扑中各通信链接的权重，再从更新后的网络拓扑中生成一个三维最优持久图作为本周期内的通信拓扑。其次，针对每个周期内的三维最优持久图生成问题，由于更新后的网络拓扑中的通信链路权重不对称，导致现有算法难以适用，为此提出了一种基于刚度矩阵和弧添加操作的近似求解算法，并从理论上分析了其时间复杂度和证明了其有效性。最后，通过仿真实验结果验证了该方法可以有效降低并均衡各智能体的通信能耗，相比于所有对比方法的平均...     

静电负刚度谐振式加速度计的非线性振动特性研究

为了进一步探究微机电系统(MEMS)传感器领域中静电力对非线性振动的影响,以静电负刚度谐振式加速度计(ENSRA)为研究对象进行动力学建模和实验分析.基于哈密顿原理建立了ENSRA机电耦合的非线性振动动力学模型,分析了其高阶非线性刚度的来源,并结合实验现象探究了MEMS传感器中静电力对器件非线性振动的影响,得到了驱动力与静电力对高阶非线性刚度的一般关系.经过开环扫频实验表明,当驱动力从100mV降低到60mV时,非线性振动优化了49％,当调谐电压从10V降低到6V时,非线性振动优化了44％,输出非线性降低了将近4个数量级,器件整体性能大幅提升,有效改善了二阶非线性刚度项导致的谐振器刚度软化和谐振峰的左偏现象.     

能耗均衡的三维最优持久编队通信拓扑生成

滑动相关器被广泛应用于信道特性的测量，但航空遥测信道的大延迟衰落会严重限制测量系统的测量性能，甚至测量无法完成。为了更加精确地测量航空遥测信道，本文提出一种基于Zadoff-Chu(ZC)序列的滑动相关器，研究其在航空遥测信道测量系统中的信道测量能力。与传统分析方法不同，首先从频域给出测量系统中每个干扰分量的解析表达，然后给出多径环境下的平均动态范围，最后分别基于ZC序列根、归一化滑动因子、信噪比(SNR)和测量序列长度等干扰因素的仿真分析每个干扰分量对测量性能的影响。仿真结果表明：所提的滑动相关器会明显抑制由加性噪声产生的干扰，且在归一化滑动因子大于2和信噪比大于10 dB时，测量性能比传统滑动相关器至少提高2 dB,因此所提滑动相关器的滑动相关峰会更加明显，能更利于航空遥测信道中每条多径分量的检测。     

张拉整体伸展臂的构建方法研究

臂状张拉整体结构转化为张拉整体伸展臂的方案被分析研究。首先，构建臂状张拉整体结构的数学模型。而后，基于臂状张拉整体结构，通过受力变形分析，获得了此结构在轴向外载作用下，其整体高度、截面直径和构件长度变化规律。依据分析结果，研究驱动此结构折叠的方案和索构件弹性化方案。利用仿真分析和模型实验，对所获得的机构方案的可行性和合理性进行了分析验证。通过研究得到：将多层张拉整体斜索和鞍索柔性化，驱动附加索更容易实现折展；张拉整体层数增多时，驱动附加索可减小控制难度；多层张拉整体占用空间主要受高度影响。通过分析，获得了一种可行的张拉整体伸展臂设计方案。研究中应用的由折叠方式推导展开方案的分析思路也能够为张拉整体结构的机构化研究提供借鉴。     

空间站梦天实验舱整器动力学分析和试验研究

空间站研制过程中，获取准确的航天器主要动力学特性有重要意义，整器动力学特性测试是研制过程中一项必不可少的大型试验项目。针对空间站梦天实验舱整器动力学问题，通过建立螺栓—法兰局部连接结构的有限元模型，分析接触状态下刚度随外力的变化关系，分别计算拉压特性下的刚度量级，并采用子结构综合方法，依据部件级模态测试结果得到梦天实验舱整器的动力学特性。结果表明:将螺栓法兰连接刚度等效为双线性弹簧，结合子结构综合预示方法，梦天整器动力学特性的预示具有较高精度。通过连接结构的精细化建模和子结构综合预示，只需进行舱段级模态试验，节省了研制经费、缩短了研制周期，可为空间站及其他大型航天器的研制提供指导。     

等幅应变下环形金属橡胶的疲劳失效机理研究

金属橡胶在航空、航天以及现代工业等领域获得了广泛应用，其疲劳寿命对产品结构的可靠性有重要影响。本文对环形金属橡胶试件进行了4种振幅条件下的应变循环加载疲劳试验，研究了环形金属橡胶平均刚度和阻尼损耗系数力学性能的变化过程。结果表明：等幅循环应变下，金属橡胶疲劳过程可分成磨合和损伤两个阶段，磨合阶段平均刚度和阻尼损耗系数的分散性强于损伤阶段；平均刚度在磨合阶段增加10%～20%，在损伤阶段降低至初始刚度的70%；阻尼损耗系数在磨合阶段和损伤阶段持续降低至初始的60%～70%；振幅小于环形金属橡胶高度7.8%时，磨合阶段在疲劳周次中的占比显著下降。     

机翼部段静力试验优化设计方法

飞机结构部段结构静力试验是验证结构承载能力、有限元模型等设计指标的重要手段。部段试验相比全机试验规模较小，但需要解决边界分离面刚度匹配、支持模拟、加载模拟等技术难题，保证结构考核精度不受影响。某型飞机机翼为联翼式桁架布局，取中间一段机翼进行静力试验，需要解决多分离面优化设计，气动惯性载荷优化设计及施加等问题。采用分级解耦的设计思想，将试验设计的各个影响因素逐级剥离并建立相应的分析对比模型，依据结构响应误差进行优化设计，评估每一级简化模拟带来的误差。以结构有限元数值仿真为基础，提出了多铰支接头位移+主动载荷混合边界模拟，分离面加载假件刚度解耦设计与优化，桁架式机翼载荷优化设计及载荷施加等试验技术，使部段试验设计精度达到较高水平。