时变干扰下欠驱动AUV水平面轨迹跟踪的反步滑模控制

针对水下自主航天器AUV水平面的轨迹跟踪问题,建立时变外界干扰条件下的运动学模型以及动力学模型,将地面误差变量转换为艇体坐标变量,并推导得出其误差方程。基于Lyapunov稳定性理论研究反步滑模控制的相关算法,设计出时变干扰下的欠驱动AUV水平面轨迹跟踪控制器,最后分析了闭环控制系统中误差信号受到扰动时跟踪误差的敛散性。利用MATLAB/Simulink软件进行仿真实验,得出时变干扰作用下AUV对期望轨迹的跟踪情况,经实验验证本文设计的反步滑模控制器能有效地跟踪复杂轨迹,具有较强的稳定性和鲁棒性。     

MEMS谐振器的常用闭环驱动控制方法对比分析

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)谐振器因其频率输出的特性被广泛应用于多种微机电传感器中。为提高其谐振工作状态的稳定性,普遍采用闭环控制的方法实现MEMS谐振器的静电驱动和检测。本文针对三类主流的MEMS谐振器闭环驱动方法开展研究,即分别对无自动增益控制、直流-交流自动增益控制和交流自动增益控制方法进行了原理分析和仿真建模。通过搭建仿真模型对比了三种闭环驱动控制方法的响应速度和稳幅效果,并总结了各类方法的优缺点。结果表明,无自动增益控制的闭环驱动方法结构简单,引入噪声源较少,稳幅效果较差,易造成谐振器的振动非线性;直流-交流自动增益控制和交流自动增益控制方法响应速度快,稳幅效果好。其中直流-交流自动增益控制方法稳定性好,功耗高,不利于低功耗、小型化发展。交流自动增益控制方法结构简单,但增益模块会导致噪声信号被放大,不利于信噪比的提高。本文的研究为未来对特定谐振器闭环驱动控制方法提供了较为具体的指导意见。     

形状记忆合金（SMA）在机器人夹持器的应用研究

形状记忆合金具有感温－驱动的特性,钭其用作机器人夹持器的驱动元件,可以使夹持器具有结构简单、体积小、重量轻等优点。本文主要了ＳＭＡ驱动元件的控制方式及记忆外形的选取与性能测试,设计了多种ＳＭＡ弹簧夹持器,通过安装于ＳＣＡＲＡ机器人上进行垛盘轴孔的装配实验,证明ＳＭＡ夹持器能很好地完好装配任务。     

基于MDA的社区服务平台构建方法研究

为解决传统软件开发过程中的开发效率、系统移植、软件质量等诸多问题,以现代化社区服务平台开发为例,提出并实现了一种基于XML和MDA方法开发社区服务平台。首先利用XML对平台中的各功能模块建立各自的平台无关模型;然后用XML解析器将平台无关模型转换成相应的平台相关模型;最后按照一定的转换规则和工具将平台相关模型转换成具体的代码,从而实现整个社区服务平台。平台的实际使用验证了利用该方法开发的平台具有良好的稳定性和可扩展性。     

模型驱动的嵌入式系统设计

随着嵌入式系统设计周期越来越短,功能越来越复杂,越来越多领域的设计人员参与设计,市场需求导向致使需求变更越来越多,以传统文档形式的需求来驱动开发已根本不能满足时间和成本方面的要求。本文提出了采用可执行模型、动态需求规格和接口控制文档共同作用的驱动嵌入式系统设计方法,它能够较好地满足目前系统设计的要求。在文中,我们首先介绍了当前嵌入式系统设计中存在的一些问题,然后介绍了模型驱动设计的方法、语言和优点,并对动态需求规格和接口控制文档的执行给出了建议,最后得出模型驱动的嵌入式系统设计是一种行之有效途径的结论。     

基于ATL引擎的UML到Simulink模型转换方法研究

针对UML的半形式化的表达方式缺乏精确的语义,无法验证软件设计过程中正确性的问题,展开UML设计模型到Simulink仿真模型转换方法研究。提出了一种UML状态机到Simulink／Stateflow的模型转换方法,建立UML状态机元模型、Simulink／Stateflow元模型以及状态机元模型到Stateflow元模型的映射规则。选取自动飞控软件作为案例,验证该方法的正确性。方法实现UML设计模型和Simulink仿真模型的自动转换,提高嵌入式软件开发效率,丰富并且完善模型驱动开发,也为嵌入式软件开发提供了技术支持。     

基于C8051F单片机的PCI-CAN适配卡设计与实现

针对计算机对分布式CAN网络节点的控制和数据传输,设计了一种基于C8051F单片机的PCI-CAN适配卡。以PCI9054为核心实现上位机与下位机通信。以C8051F040作为适配卡的核心控制器实现命令的下发,CAN数据接收、缓存及编帧的功能等。该适配卡已投入使用,工作稳定、可靠。     

变循环发动机模态转换的几何调节规律

考虑了变循环发动机转子惯性效应和部件容积效应,分析了模态选择阀门面积、核心驱动风扇级导叶角度、低压涡轮导向器面积、喷管喉部面积等几何参数及其不同组合调节方式对变循环发动机模态转换过程的影响,并与实验数据进行了对比.结果表明:所建立的数学模型能正确反映变循环发动机在模态转换过程中参数的变化规律.为确保转换过程的顺利进行,在放大(关小)模态选择阀门面积时,应关小(放大)核心驱动风扇级导叶角度.低压涡轮导向器面积和喷管喉部面积的调节可使得转换过程中参数的变化更加平稳.      

基于数据的航空发动机排气温度裕度及剩余寿命计算方法

针对航空发动机重要监控参数排气温度裕度(EGTM)计算及预测困难的问题,根据航空工业标准实施指南,建立了一种基于数据的EGTM计算方法及剩余寿命预测模型。分解EGTM影响因素并基于修正后的相似理论对风扇转速及排气温度进行修正。对部分换算/修正公式参数的离散试验数据进行拟合,得到关系曲线。利用支持向量机学习发动机引气系统影响因素,通过遗传算法优化支持向量机的惩罚因子及核函数参数,获得经引气系统参数修正后的EGTM值。利用小波变换对EGTM进行降噪和特征提取。运用多项式回归拟合特征参数,确定单发/平均机队EGTM性能衰退率,计算EGTM剩余寿命。该模型实现了从数据输入到剩余寿命预测的全过程计算,EGTM计算结果与发动机厂商提供的结果对比拟合优度达0994。剩余寿命衰退曲线拟合效果与小波变换后EGTM曲线对比拟合优度达098。结果可作为维修计划制定及经济成本计算的理论支撑和参考依据。     

回热式工质驱动分布式推进系统参数研究

为研究以回热后的压气机引气驱动推进器风扇的工质驱动分布式推进系统（Recuperated Gas-Driven Distributed Propulsion,RGDDP）,对其热力循环过程和能量流动展开研究。基于部件法建立了推进系统的设计点计算模型,分析了引气参数和推进器风扇压比对推进系统耗油率的影响,在此基础上,分析了推进系统耗油率对部件效率的敏感性。在不同循环参数下与涡轮电分布式推进系统（Turbo-electric Distributed Propulsion,TeDP）的耗油率进行了对比,得到了RGDDP的热力循环特征。结果表明,引气参数存在最优组合使得推进系统的耗油率最低,同时耗油率对能量传输相关的部件效率敏感性最高;与TeDP相比,涡轮前温度对推进系统的耗油率影响更大,而总压比的影响较小;总涵道比为20时,相对于TeDP,RGDDP具有一定耗油率收益,随着总压比的升高收益降低,总压比为66时仍有3%左右的收益。提高RGDDP总体效率的关键在于降低能量传输过程中的损失并提高换热效率。