北京航空航天大学学报

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杨远洪, 王峥, 伊小素, 张惟叙

2005, 31(11): 1159-1162.

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针对高精度光纤陀螺的需求,采用一种在1 550 nm波段长波反射的截止型薄膜滤波器研制出高性能的掺铒超荧光光纤光源,通过仿真确定了滤波器的特征参数,在-40℃~+60℃的温度范围内,光源中心波长稳定性为2.58×10^-6℃,输出功率稳定性优于1％.研究了这种光源的强度噪声,并采用一种噪声相减技术对光纤陀螺的噪声进行抑制,光纤陀螺的随机游走系数减小约20％.在此基础上,研制出高精度闭环全保偏光纤陀螺样机.Allan方差分析显示,研制出的样机零漂为 0.004 5(°)/h、随机游走系数为0.003 5(°)/h^{1 2}、标度因素误差小于11×10^-6,已能满足高精度陆用惯性系统的要求.

机载吊舱电动逆升压式空气循环制冷系统研究

肖晓劲, 袁修干

2005, 31(11): 1163-1167.

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机载制冷系统可为电子设备提供制冷.由于机载吊舱的特点,机载吊舱制冷系统的结构和工作原理与传统机载制冷系统差别很大.介绍了现有机载吊舱空气循环制冷系统的不同方案,针对其制冷量偏低、无地面制冷能力等不足,提出了2 kW等级高速电机驱动的逆升压式空气循环制冷方案,详细阐述了其设计思想、工作原理和组件结构设计方法,并进行了制冷性能及性能代偿损失计算.结果表明,这种新型系统结构紧凑,耗电量小,工作可靠,可提高制冷性能.该系统受飞机飞行状态影响小,可提供地面冷却能力,是一种较有应用前景的机载吊舱环境控制系统.

电子对撞机束流管冷却系统模糊控制仿真

宁献文, 庞丽萍, 王浚

2005, 31(11): 1168-1171.

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摘要:
电子对撞机运行过程中,会产生很多同步辐射热,这些热量均通过束流管冷却系统散失出去.针对束流管冷却这个关键技术难题,研制了一种全新的基于模块化的主动式液体冷却系统;通过合理的分析与简化,应用集总参数法建立了束流管冷却系统的温度动态特性模型,导出了并联调节阀流量特性的数学方程;根据模型给出了相应的模糊控制策略,并在此基础上对束流管冷却系统的控制策略进行了仿真研究.仿真结果表明:采用模糊控制策略的冷却系统具有稳定、超调小的特点,优于传统的比例积分微分(PID)控制策略,能很好地满足电子对撞机的要求,并可以据此指导工程设计.

一类解决变应力加速寿命试验参数估计的方法

苑中魁, 王少萍

2005, 31(11): 1172-1176.

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变应力加速寿命试验的极大似然函数是高维非线性复杂目标函数,其待估参数多,采用梯度下降优化方法进行参数估计容易陷入局部极值,而采用全局优化方法又存在寻优效率低的问题.为了解决复杂多维目标函数优化的瓶颈问题,设计了一种基于实数编码遗传算法和Powell法的遗传加速方法.利用适应度函数获得两种优化方法的最佳切换点,最大程度发挥遗传算法和Powell算法的优点,既提高了多维非线性目标函数寻优效率又保证了参数估计的全局最优.液压泵加速寿命试验实例分析结果表明,遗传加速方法可以在寻优前期利用遗传算法保证待估参数的全局最优估计,在寻优后期快速逼近最优值,使寻优成功率达到85%.

受限控制直接分配新算法

李卫琪, 魏晨, 陈宗基

2005, 31(11): 1177-1180.

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摘要:
对于三维目标的受限控制量分配问题,给出了直接控制分配方案的一种新的算法——相邻面搜索算法.直接控制分配方法的关键是找到期望目标向量与目标可达集合外表面的交点.该算法不需要确定目标可达集的所有表面,而是由目标可达集表面一个面出发,逐步确定相邻的面,直到找到与期望向量相交的面.算法放宽了原算法中控制效率矩阵任意三列线性无关的条件,并且能够在各种情况下得到最优分配结果.经验证,算法满足精确性与实时性要求.该算法的有效性在某多操纵面飞机的飞行控制系统仿真中得到了验证.

前馈卡塞格伦紧缩场设计与检测

陈海波, 何国瑜

2005, 31(11): 1181-1184.

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从理论、仿真及实验三方面证明了当前馈卡塞格伦紧缩场几何布局满足圆对称条件时,从几何光学角度来看,不会产生交叉极化的这一特性;同时对紧缩场布局设计及边齿参数作了优化设计,提出优化准则,并给出设计结果;根据布局结果制造了小型前馈卡塞格伦紧缩场K2010,对其幅度特性、相位特性及交叉极化在X波段、Ku波段及Ka波段进行实验测量;根据测量结果及仿真结果,对K2010的性能进行分析及总结.相对于其他类型紧缩场而言,前馈卡塞格伦紧缩场具有更大的口面利用系数和较低的交叉极化,可以满足卫星天线测量、交叉极化矩阵测量对极化纯度的要求.

2D约束Delaunay剖分生成表面模型的表面网格

李吉刚, 杨钦, 孟宪海, 陈其明

2005, 31(11): 1185-1189.

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提出一种生成表面模型的表面非结构化网格的方法.该方法仅假定表面模型的每个面片在取定适当的投影平面时可看成是一个单值函数.对表面模型的每个面片,首先在其相应的投影面上进行二维约束Delaunay剖分,然后对网格顶点进行插值.由于采用联动剖分的策略使得单独生成的各个表面网格在共同边界处匹配.与通常的生成表面网格的网格前沿法相比,本方法无需预先对域的边界进行离散,边界的离散体现在约束Delaunay剖分中恢复限定线段的边界细分过程中,减少了用户干预.通过合理地指定2D约束Delaunay三角化时网格单元尺寸分布函数,可以有效控制表面网格对表面模型的逼近精度和实现自适应的表面网格.实验结果证明了本算法的有效性.

目标速度对脉间变频格式RCS测试的影响

彭刚, 梁沂, 王振荣

2005, 31(11): 1190-1193.

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研究了在脉间变频格式目标雷达散射截面(RCS)测试中目标径向速度对测试结果的影响.从目标像位置偏移和目标像发散两个方面分析了目标径向速度造成RCS测试结果误差的原因,进行了计算机仿真,给出速度与误差的数值关系.通过对仿真数据的分析,提出减小RCS测试误差的方法.根据双通道雷达能够同时在两个频段上对同一目标进行测试的特点提出了一种校正被测目标径向速度影响的方法,并用该方法对BHEML-1型雷达的外场实测数据进行了处理和分析比较.

低雷诺数涡轮内部流场分析

杨琳, 冯涛, 邹正平, 李维

2005, 31(11): 1194-1197.

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利用三维数值模拟手段研究涡轮内部流动.对比分析了不同飞行高度工作时涡轮内部流场结构的差异,以反映雷诺数的降低对流动结构和性能的影响.结果表明:在高空工作环境下,雷诺数下降近一个量级,负荷分布发生变化,叶片吸力面发生大范围分离,二次流以及径向掺混明显增强,由此导致涡轮性能恶化,效率急剧下降,这些因素在低雷诺数涡轮气动设计中需给予更多的关注.同时指出,负荷分布形式的选择对低雷诺数涡轮设计有重要意义.

非线性系统多故障诊断方法

宋华, 张洪钺, 王行仁

2005, 31(11): 1198-1203.

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给出了非线性系统的一种基于模糊奇偶方程的多故障诊断方法.解决了非线性系统中同时出现多种故障时的故障检测与识别问题.首先构造线性系统的全解耦奇偶方程,再应用T-S模型融合非线性系统各个工作点处的线性模型的全解耦奇偶方程得到模糊奇偶方程.模糊奇偶方程产生的残差仅对一个执行器故障敏感、对一个传感器不敏感,而对其他执行器不敏感、对其他传感器敏感.将传感器和执行器故障模型表示成偏差的形式,根据残差信息可以估计出故障的模型参数.给出了应用递推最小二乘方法对各故障模型的参数进行估计的方法.给出了铁路牵引控制系统的感应电机仿真实例.结果表明,新方法能够对传感器故障和执行器故障同时存在的多故障进行诊断.

红外无损检测加热不均时的图像处理方法

郭兴旺, 邵威, 郭广平, 刘颖韬

2005, 31(11): 1204-1207.

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摘要:
在红外热像无损检测中,为了减小加热不均的不良影响,提高缺陷对比度和检测深度,以碳纤维增强塑料试件的脉冲热像检测为例,研究了加热不均时的热像序列处理方法.分析和总结了加热不均产生的原因;提出了基于最小二乘法的去除拟合背景法、多项式拟合法及综合法等三种数据处理方法;通过实验对这三种处理方法进行了验证和比较;采用基于统计学的图像评估标准对处理效果作了定量评价.结果表明去除拟合背景法可有效地去除非均匀加热对缺陷识别的干扰,多项式拟合法兼有减小加热不均效应和增强缺陷对比度的作用,而综合法集成了前面二种方法的优点,可更显著地增强图像的缺陷对比度.

基于声光技术的扩频信号循环谱的检测

王丹志, 邵定蓉, 李署坚

2005, 31(11): 1208-1211.

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扩频信号是被伪随机码调制的周期信号,因此它应被建模为循环平稳随机信号.基于循环平稳随机信号的谱相关理论,提出了一种采用基于声光信号处理技术的扩频信号循环谱检测方法.通过研究扩频信号的循环频率、循环功率谱和基于时间积分的声光循环平稳处理模型,利用声光循环平稳时间积分相关器,在循环频率处对扩频信号的声光相关函数(循环谱)进行检测.相比于传统的能量检测方法,循环谱检测方法具有更好的检测性能;对于噪声和干扰,无论是平稳的、还是非平稳的,循环谱检测方法都具有较强的抗干扰能力,仿真结果证明了其有效性.

一类非线性系统的一阶D型迭代学习控制

宋召青, 毛剑琴

2005, 31(11): 1212-1216.

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传统的D型迭代学习控制的控制律设计方案依赖于被控系统的相对度.为解决该问题以及相对度增益与高阶微分运算的问题,针对一类具有任意高阶相对度的非线性系统,提出了基于虚拟模型的一阶D型迭代学习控制设计方法.该方法的主要思想是与具有任意高阶相对度的非线性被控系统并联一个一阶子系统,构造一个相对度为1、相对度增益可以任意设计的虚拟模型,在此基础上设计一个一阶D型迭代学习控制律,使得虚拟模型能够实现期望轨迹的完全跟踪,从而实际被控系统在一定误差范围内实现期望轨迹的跟踪.仿真实例验证了所提方法的可行性与有效性.

基于功率互补对的树形结构混合滤波器组

刘治宇, 林茂六

2005, 31(11): 1217-1221.

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提出了一种近似完全重构的树形结构混合滤波器组(HFB)的设计方法,利用基于功率互补对的树形结构的模拟分解滤波器,而非传统的低通、带通和高通分解滤波器均匀分割整个系统带宽.采用遗传算法实现了功率互补对的优化设计,并基于逆快速傅立叶变换(IFFT)实现了数字综合滤波器的设计以保证近似完全重构.3阶和5阶的功率互补对与63阶的数字FIR(有限冲击响应)综合滤波器所组成的四通道混合滤波器组,具有1.06×10^-7dB平均失真误差和-111 dB的平均混叠误差,满足15 bit的模数转换(ADC)系统要求.

塞式喷管性能损失分析

琚春光, 刘宇, 韩非

2005, 31(11): 1222-1225.

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影响塞式喷管性能的因素是多方面的,为了明确各种损失对其的影响程度,根据塞式喷管的工作特点,通过建立的塞锥壁面压力分布的简化模型,初步分析了这些因素,比如摩擦损失、化学非平衡损失、截短损失和底部损失等.结果表明,由于塞锥长度的截短所引起的截短损失和底部损失是影响塞式喷管性能的主要因素.为了减小由此所带来的性能损失,应通过实验和数值模拟的方法着重研究气流在塞锥上和底部的流动特征,并且在设计的过程中应该考虑这些因素,以降低其对性能的影响.

DS/FH混合系统快速同步的研究

张波, 邵定蓉, 李署坚

2005, 31(11): 1226-1231.

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对于DS(Direct Sequence)/FH(Frequency Hopping)混合系统,提出了一种快速同步方案.同步包括捕获和跟踪两个阶段,在捕获阶段,利用快速频率识别方法对接收信号频率进行估计,实现混合系统的快速捕获;在跟踪阶段,根据获得的接收信号频率信息,等待在某一个特定的频率,通过直扩信号的捕获、跟踪、解调过程,获取接收信号的跳频同步信息,从而实现混合系统的快速同步.建立了DS/FH混合系统同步过程的数学模型,推导出采用该方案平均捕获时间表达式以及等待搜索同步法平均捕获时间计算公式.在高斯白噪声环境下,仿真结果证明了方案的有效性,在E_c/N₀=-15 dB时,通过合适的门限选取,混合系统的最小平均捕获时间可以缩短为一般常用等待搜索同步法的1/4.

按区域惩罚划分的并行多目标遗传算法

李昌隆, 程鹏, 陈晓波, 柴旭东

2005, 31(11): 1232-1236.

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摘要:
解决多学科设计优化问题的多目标遗传算法通常面临着大计算量的挑战,提出了一种新型的并行化算法来提高其效率.全局个体均匀的分布在各个进程,首先从所有的进程中获取全局范围的Pareto最优解极值,并发送给每个进程,再由这些极值来构造各个进程自己的惩罚函数.通过惩罚函数给个体添加约束来划分各个进程的收敛区域,同时采取优化措施保证每个进程加速收敛并且收敛区域没有重叠和遗漏,这样每个进程只需收敛到特定的一段Pareto最优解,降低了计算量;同时由于进程间交换的数据量小,保证了效率的提高.通过与串行算法(NSGA2)和其他的并行化算法比较,显示了该算法的有效性和先进性.

一种非线性系统集员辨识算法

柴伟, 孙先仿

2005, 31(11): 1237-1240.

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摘要:
针对带有未知有界噪声的非线性动态系统的鲁棒辨识问题,提出了一种新的非线性动态系统的集员辨识算法.利用径向基函数神经网络的逼近能力,根据系统的输入输出数据,选用径向基函数神经网络对未知非线性系统建模.径向基函数神经网络的中心被确定之后,考虑到建模误差与系统噪声有界,利用径向基函数神经网络为参数线性模型的特点,使用参数线性集员辨识算法辨识径向基函数神经网络的输出权值.由于集员辨识算法所得到的是网络输出权值的集合估计,在系统运行过程中,可以很方便地利用所建模型预测实际系统的输出范围.仿真表明,集员辨识算法辨识网络的输出权值比最小二乘法较少的受未知动态系统噪声分布的影响.

基于小波的网络连接层流量模型

洪飞

2005, 31(11): 1241-1244.

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摘要:
最近研究表明网络流量的统计特性在不同尺度上表现出很大的差异,由大量具有高斯性的网络流量和少量的突发性网络流量组成.为了更好地理解这种复杂的网络流量统计特性,引入多尺度分析工具小波,在多尺度分析的基础上提出一种新的基于小波的网络连接层流量模型,有机地结合了独立小波模型和多重分形小波模型的优点,即保持了独立小波模型在不同尺度对高斯性方差的拟合,同时保持了多重分形小波模型对突发性的拟合.真实网络流量的仿真结果表明这个模型能够灵活地适应网络流量在不同尺度下所表现出的高斯特性和突发行为.

基于知识本体的资源管理平台框架设计与实现

朱礼军, 陈虔, 刘慧, 黄晓云

2005, 31(11): 1245-1249.

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摘要:
针对大量领域信息资源缺乏有效内容分析这一问题,设计、开发了通过构建领域本体来充分发掘信息资源之间内在关系,实现信息资源增值服务的原型系统.首先构造了服装知识本体CO(Costume Ontology)用来表示服装领域知识.利用CO对被管信息资源进行语义描述,在描述数据库的基础上,实现基于语义的信息检索.讨论了服装知识本体的建模过程,本体的形式化表示以及存储方式.实验系统采用J2EE架构,开发了存储组件、语义查询接口组件、语义分析组件和语义推理组件.通过使用资源描述框架RDF,实现被管信息资源到知识本体层的映射.通过语义分析和语义推理,可以充分利用信息资源之间的关系实现相关信息资源检索与语义融合.

液体火箭喷焰红外特性的数值仿真

张小英, 朱定强, 向红军, 蔡国飙

2005, 31(11): 1250-1253.

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摘要:
用传输方程积分法计算液体火箭喷焰在光谱2~5 μm的红外特性,并考虑了经过海平面一定长度的水平路程后大气对液体火箭喷焰辐射的衰减作用.计算喷焰的形状为圆柱形,温度和组分的摩尔分数沿轴向和径向变化.计算中考虑气体组分H₂O,CO₂,CO的吸收与发射,喷焰内燃气的光谱透过率用SLG模型计算,大气的光谱透过率用LOWTRAN7.0计算.给出一台推力为1.125×10⁶N的液体火箭发动机喷焰表面以及经过海平面0.88 km水平路程大气衰减后的光谱辐射强度,经比较与参考文献给出的结果基本一致.

基于矢量观测的航天器分段信息融合定姿方法

于延波, 房建成

2005, 31(11): 1254-1258.

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摘要:
针对基于MEMS(微机电系统)陀螺和CMOS APS星敏感器的集成惯性/星光姿态确定系统的低精度特点,研究了适用于该定姿系统的基于矢量观测的定姿算法.对于陀螺/星敏感器这种配置模式,有EKF(Extended Kalman Filter)、QUEST、最优REQUEST等几种适用的定姿算法.针对EKF和最优REQUEST算法的不同特点并结合确定性算法QUEST,以四元数为姿态参数,将姿态估计的EKF方法分别与QUEST算法和最优REQUEST算法进行了融合,提出一种分段信息融合的姿态估计器:陀螺漂移估计误差较大时,将EKF与QUEST结合,快速估计出陀螺漂移.当陀螺漂移误差减小到一定程度,再切换为EKF与最优REQUEST算法融合的双重滤波器.仿真比较结果表明,这种分段信息融合的姿态估计器既可以估计姿态参数也可以估计陀螺漂移,并能达到很高的定姿精度.

有源集成背馈式接收天线设计

苏东林, 肖永轩, 王桂珍, 廖安谋

2005, 31(11): 1259-1263.

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摘要:
为了提高接收天线系统的增益以及灵敏度,对于天线与射频前端组成的接收系统采用了一种有源集成接收天线的设计方案,从而省略了传统设计中的有源电路与微带天线之间的匹配网络.依照此方案,设计并实现了一个背馈结构的矩形微带天线与前级低噪声放大器电路的有源集成.矩形微带天线的馈电点与低噪声放大器的输入端通过金属探针相连,当天线在2.48 GHz谐振时,通过选择合适的馈电点位置,天线产生放大器设计所需的输入阻抗.有源集成背馈式接收天线工作于S波段,最终的测试结果显示了其优良的特性.

基于工作流的集成质量管理系统设计

李青, 赵萌, 闻敬谦

2005, 31(11): 1264-1268.

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摘要:
针对传统的面向功能的质量管理系统流程控制能力的不足,分析了工作流技术在实现质量过程管理、过程控制和过程重组方面的优势,基于工作流技术设计了支持过程管理和控制、面向飞机制造领域的集成质量管理系统模型,研究了基于J2EE (Java 2 Enterprise Edition)架构的三层体系结构,通过将工作流中间件与系统框架集成,建立了支持工作流管理的使能技术平台,该平台提供了工作流建模工具和工作流执行服务以及系统开发、运行环境,实现了过程管理和信息管理的集成;描述了基于XML(eXtensible Markup Language)的系统集成方法,提高了质量系统与其它系统的集成能力.该设计已应用于某大型飞机制造企业的质量管理系统.