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2016年  第42卷  第10期

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2016年, 第42卷, 第10期
第10期电子期刊
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论文
合成孔径聚焦在水浸超声缺陷定量中的应用
周正干, 周江华, 章宽爽, 马立印, 孙广开
2016, 42(10): 2017-2023. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0601
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (3626KB) 732
摘要:
针对水浸超声检测常用缺陷定量方法存在成本高或缺陷定量误差较大的问题，提出一种将原始检测数据经频域合成孔径聚焦技术（FSAFT）处理后再运用半波高法进行缺陷定量评价（FSAFT-DQM）的新方法。建立了水浸超声点聚焦探头FSAFT成像方法，制备了横通孔和平底孔试样，开展了FSAFT-DQM缺陷定量评价试验研究。试验结果表明：FSAFT-DQM缺陷定量精度受检测深度影响不明显；当扫描步距不大于探头中心频率对应的半波长时，与半波高法相比，平底孔试样FSAFT-DQM缺陷定量误差由71.9%降低到10.0%以内；扫描步距在探头中心频率对应的半波长到波长之间时，图像频域插值算法将平底孔试样FSAFT-DQM缺陷定量误差由17.2%降低到5.6%。研究结果表明：FSAFT-DQM能有效提高缺陷定量精度。
基于改进粒子群优化算法的飞机作动系统功率调度
石山, 刘德鹏, 李成茂
2016, 42(10): 2024-2030. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0708
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (2649KB) 601
摘要:
针对驱动飞机舵面的机电作动系统在轻载工况下电能浪费量大的问题，提出了多机电作动系统的驱动方案，为保证系统在最优的效率点附近工作，根据电动机效率和负载率之间的非线性关系，建立其功率调度的数学模型。改进了二进制和基本粒子群优化算法，并将2种算法互相嵌套，分别对机电作动系统组合方式和负荷分配进行交替迭代来求模型最优解，全局寻优能力强、收敛速度快；把投入工作的机电作动系统最小序号值引入适应度函数，解决了功率平衡约束，简化了运算；针对备用约束，建立系统启停优先顺序，提高了优化能力。仿真实验表明，改进的粒子群优化算法对飞机机电作动系统的功率调度有效，有助于飞机的能量优化。
铜颗粒污染物对变压器油运动黏度的影响
陈彬, 韩超, 刘阁
2016, 42(10): 2031-2037. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0628
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (1971KB) 426
摘要:
变压器油中铜颗粒污染物的存在极易影响油液的理化性能，甚至导致重大生产事故，因而根据ISO4406：1999标准，配制了24组不同污染度的含铜颗粒油样并通过实验测试了变压器油样的运动黏度性能（40℃），获得了实验范围内铜颗粒污染度对油液运动黏度的影响规律；然后根据测试数据采用偏最小二乘（PLS）法和支持向量机（SVM）法建立了油样中不同粒径、含量的铜颗粒与油液运动黏度的数学模型，探讨了不同粒径、含量的铜颗粒污染物对油液运动黏度的影响规律。结果表明：随着铜颗粒污染度的增加，油液的运动黏度减小；铜颗粒污染物粒径在15～25 μm范围内对油液运动黏度的影响较大，且粒径越大，油液运动黏度也越大；所建立SVM模型对验证集进行预测的相关系数和均方根误差（RMSE）分别是0.962 6、4.597×10-5。为消除实验误差，减少人为因素的影响比较准确地掌握铜颗粒污染物对油液运动黏度的影响提供了新的途径。
粗糙度对涡轮叶片流动转捩及传热特性的影响
李虹杨, 郑赟
2016, 42(10): 2038-2047. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0659
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (7924KB) 624
摘要:
为研究表面粗糙度对涡轮叶片流动转捩以及传热特性的影响，在自行开发的CFD程序平台上提出了对γ-Reθ转捩模型的粗糙度修正方法，并参考平板绕流和涡轮叶栅的实验数据对该方法进行验证。考虑粗糙度效应的影响，对Mark Ⅱ涡轮导叶5411工况进行数值模拟，得到如下结论：表面粗糙度对层流边界层换热系数影响不大，而对湍流边界层则有较大影响，进而显著改变壁面温度分布；与光滑壁面相比，5μm的等效沙粒粗糙度使吸力面湍流区域壁面温度升高约5.7K，100μm粗糙度使壁面温度升高28.4 K，增幅达5%左右；当壁面粗糙度较低时，激波干涉对吸力面边界层的转捩起主导作用，而当粗糙度大于某临界值时，其作用会使转捩位置突然变化，本算例中该临界值近似为150μm。
磁悬浮敏感陀螺动力学建模与关键误差源分析
辛朝军, 蔡远文, 任元, 缪存孝, 张立元
2016, 42(10): 2048-2058. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0650
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (7364KB) 685
摘要:
基于转子动力学构建了针对一种新型双球形包络面转子磁悬浮敏感陀螺（MSSG）动力学模型，并对陀螺关键误差源进行了理论分析。描述了磁悬浮敏感陀螺的结构特点与角速率测量原理，并分别建立了磁悬浮转子所受电磁力与电磁力矩数学模型，分析了转子微小平移与偏转对转子力学状态的影响机理，利用ANSYS软件得出的有限元仿真结果与模型计算结果基本吻合。在此基础上，从理论上对转子非球形误差和洛伦兹力磁轴承误差2种主要误差源进行了初步分析，给出了干扰力矩解析表达式。计算表明：转子非球形和洛伦兹力磁轴承中磁场分布不均是导致测量误差产生的主要因素。模型的构建可为磁悬浮敏感陀螺的优化设计与分析提供有效理论依据。
Rayleigh-Taylor不稳定性非线性特性的数值研究
康宁, 黎一锴, 何旭
2016, 42(10): 2059-2068. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0667
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (3738KB) 660
摘要:
以往对于单模态Rayleigh-Taylor（RT）不稳定性非线性特性的研究主要集中于推导和测量恒定的气泡推进速度上，而缺乏对液态尖钉区域非线性动力学特性的详细分析。采用耦合的Level-Set和Volume-of-Fluid（CLSVOF）界面捕捉方法对单模态RT不稳定性的发展过程进行了精确的数值模拟，并利用模拟得到的压力场和速度场信息对RT不稳定性非线性发展阶段的稳态动力学特性进行了分析。模拟结果表明，在液态尖钉根部由于惯性力作用而引起的水平冲击流会在此处形成一个局部最大压力点，由于此处惯性力与压强梯度的平衡，位于最大压力点附近的流动最终将达到稳态。通过理论分析，确定了此稳态流动中各稳态特征参数与初始扰动波长、惯性加速度之间的关系。这些特征参数的确定有助于将经典低速射流的相关理论扩展应用到RT不稳定性诱导雾化的研究领域。
电脉冲除冰系统的结构力学性能分析
李广超, 何江, 林贵平
2016, 42(10): 2069-2074. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0609
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (4753KB) 356
摘要:
电脉冲除冰（EIDI）作为一种电动-机械式除冰系统，具有广阔的应用前景。本文采用线圈和金属平板组成的电脉冲系统作为EIDI结构动力学模型的研究对象，基于有限元分析软件MSC/NASTRAN，建立了一套针对典型平板-线圈结构的EIDI系统结构动力学仿真模型，研究了模型的固有特性（模态与频率）与时域响应分析，并开展了仿真模型的实验验证。研究了基于模型的EIDI系统结构动力学特性，重点关注最大应变和位移在空间的分布规律，并讨论了电容、电压等放电参数的影响。研究表明，电脉冲作用下，平板最大位移分布特性近似“马鞍型”，提升电容和电压可以增大脉冲力峰值和结构变形量，同时减小固定位置处的应变。
具有食饵选择的食物链模型的定性分析
李娅, 胡含嫣, 林君仪
2016, 42(10): 2075-2081. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0642
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (3204KB) 507
摘要:
生态学研究发现，多种食饵选择对捕食者-食饵系统的稳定性、持久性等方面有着重要的影响。处于食物链中间层的种群，既是顶层捕食者的食饵，同时又是捕食者，因此中间捕食者的种群数量变化，对整个生态系统有着不可忽略的影响。假设中间捕食者具有其他可供选择的食饵，建立了一个由顶级捕食者、中间捕食者和食饵所构成的三维食物链系统，并对此系统展开动力学分析，推导出系统各个平衡点的存在性和稳定性条件。对Hopf分支的存在性条件进行了深入的分析，并以食饵选择参数为分支参数，对可能出现的Hopf分支情况进行了数值模拟。结合理论和数值结果，分析食饵选择性对食物链系统的稳定性产生的影响。
基于PHD未知杂波密度多机动目标跟踪
袁常顺, 王俊, 张耀天, 毕严先, 向洪
2016, 42(10): 2082-2090. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0623
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (4213KB) 448
摘要:
基于随机有限集（RFS）的跳变马尔可夫系统（JMS）是多机动目标跟踪的有效方法。但现有的方法假设杂波密度是先验已知的，而实际中杂波密度是未知且可能随着环境的改变而变化。针对这一问题，提出了一种适用于线性高斯模型的未知杂波密度下多机动目标跟踪算法。该算法以未知杂波密度高斯混合概率假设密度（λ-GMPHD）滤波为基础建模杂波和真实目标，采用线性高斯JMS模型描述目标机动，推导了未知杂波密度下多机动目标跟踪的GMPHD迭代解析表达式。仿真结果表明，所提算法可实现对于杂波密度以及目标数和目标状态的准确估计。
新型缓冲腿结构设计及性能分析
张自强, 陈殿生, 陈科位
2016, 42(10): 2091-2098. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0626
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (4501KB) 605
摘要:
腿部结构是实现仿生蝗虫跳跃机器人良好缓冲性能的重要组成部分，因此对其进行结构设计及分析具有重要的意义。为实现更好的着陆缓冲性能，基于蝗虫腿部生理结构和现有仿生串联腿的结构形式，设计了一种新型的用于跳跃机器人的缓冲腿。在对缓冲腿的力学性能进行分析的基础上，根据缓冲性能评价原则，对结构参数进行了分析及优化，并对同时处于最优状态下的新型缓冲腿和原有仿生串联缓冲腿的缓冲性能进行分析比较。相对于原有仿生串联缓冲腿，改进后的新型缓冲腿受到地面作用力的幅值减小了25.3%，储能能力提高了34.6%。这为仿生蝗虫跳跃机器人及其他着陆机构的研制提供了依据。
基于自适应阈值的粒子滤波非线性系统故障诊断
蒋栋年, 李炜
2016, 42(10): 2099-2106. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0611
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (3143KB) 484
摘要:
针对实际非线性系统传统方法难以实现可靠故障诊断的问题，采用粒子滤波算法，利用对数似然函数和作为评价指标，并借助自适应阈值的设计，研究了非线性非高斯系统的故障检测和故障隔离。阈值的选取，是准确判别系统是否发生故障的标准，本文通过分析非线性系统残差的统计特性，在判定残差统计特性成正态分布的基础上，设计了一种基于粒子滤波故障诊断的自适应阈值方法，减少了故障诊断的漏报和误报。通过非恒温连续搅拌水箱式反应堆的仿真实例，验证了该方法在故障诊断中的准确性和有效性。
事件触发控制在倒立摆系统中的仿真与实验
于灏, 欧阳利, 郝飞
2016, 42(10): 2107-2117. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0631
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (10822KB) 737
摘要:
从理论、仿真、实验3个角度考虑了事件触发控制对于一级直线倒立摆系统的控制效果，进而说明事件触发控制的可行性与实用性。首先，借助线性矩阵不等式给出了事件条件参数的设计方法，并对触发时间间隔下界进行了估计。其次，通过Simulink仿真说明了在无量化效应时理论结果的有效性。最后，通过实验研究了量化效应的影响，发现其对于基于模型控制器的负面作用。实验结果表明，对于实际倒立摆系统，混合型事件条件及零阶保持控制器更加适用，它们可以在保证系统稳定性的前提下有效降低信息的通信频率。上述结果体现了事件触发控制的潜在实用价值。
航天器相对运动地面动力学实验研究
齐彧, 孙俊, 师鹏, 赵育善
2016, 42(10): 2118-2129. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0637
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (4341KB) 821
摘要:
研究了航天器相对运动地面动力学实验的构建问题及实验结果的可信性问题。首先利用相似性理论给出了航天器相对运动地面动力学实验的建立方法，而后针对地面实验环境与空间真实环境之间的力学环境差异提出补偿办法，之后针对航天器相对运动地面动力学实验中的干扰因素进行分析并给出相应的补偿策略，然后利用动力学等效性建立航天器相对运动地面动力学实验控制策略，该控制策略中包括力学差异补偿以及实验环境干扰补偿，数值仿真结果与地面实验结果均证明该控制策略能够满足地面实验要求，最后以相似性理论为依托建立相似性度量函数，并利用这一函数证明了航天器相对运动地面实验结果的可信性。仿真结果表明，给出的航天器相对运动地面动力学实验方案可行，其实验结果可信，对地面实验的开展具有重要的参考价值。
具有持续侦察时间约束的协同航路规划
朱黔, 周锐
2016, 42(10): 2130-2138. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0613
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (4087KB) 592
摘要:
为获得目标有效信息，无人机（UAVs）执行侦察任务时针对不同目标所需的持续侦察时间存在一定的差异。本文假设无人机在目标持续侦察过程中保持定直平飞以确保有效侦察，针对至多3个侦察任务重叠的情况，通过几何分析，提出了存在侦察任务重叠情况下的多侦察任务同时侦察方法。在考虑侦察任务重叠和多机协同侦察的同时，以最小化侦察路径长度为性能指标，相邻侦察点间采用Dubins曲线进行航路规划，利用引入精英机制的混合粒子群优化算法实现侦察任务序列优化，实现具有持续侦察时间约束的协同航路规划。仿真结果表明提出算法的有效性。
面向飞机装配的生产规划与调度集成优化研究
赵利民
2016, 42(10): 2139-2145. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0632
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (1851KB) 528
摘要:
飞机装配具有环节多、周期长及流程复杂等特点，合理地规划各环节的工作，调度装配过程涉及的资源，对于保证飞机装配的质量和效率具有十分重要的意义。基于飞机装配流程的特点及影响飞机装配效率的主要因素，提出了飞机装配生产规划方法。考虑飞机装配过程中存在的动态问题，基于蚁群算法建立了装配资源的调度集成优化模型，定义了构造图路径与装配作业周期间的映射关系，给出了装配作业周期映射的基本步骤，通过优化人工蚁路径实现了资源调度的优化。
基于权值分配及多特征表示的在线多示例学习跟踪
杨红红, 曲仕茹, 米秀秀
2016, 42(10): 2146-2154. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0644
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (5042KB) 462
摘要:
针对复杂环境下目标跟踪过程中由于遮挡、目标姿势及光照条件变化引起跟踪漂移的问题，提出一种基于多示例学习（MIL）框架的在线视觉目标跟踪算法。该算法针对多示例跟踪算法采用单一haar-like特征不能准确描述目标外观变化及在学习过程中对样本包中各正负样本示例采用相同权值，忽略不同正负样本示例在学习过程中对包的重要性不同的特点，采用多特征联合表示目标外观构造分类器，通过将多特征互补特性融入在线多示例学习过程中，利用多特征的互补属性建立准确的目标外观模型，克服在线多示例跟踪算法对目标外观变化描述不足的问题；同时，依据不同正负样本示例对样本包的重要程度进行权值分配，提高跟踪精度。实验结果表明，本文跟踪算法对场景光线剧烈变化、遮挡、尺度变化及平面旋转等干扰具有较强的跟踪鲁棒性，通过对不同视频序列进行测试，文中算法在5组测试视频序列上的平均中心位置误差远小于对比增量式学习跟踪，仅为10.14像素，其对比算法IVT、MIL和OAB的中心位置误差分别为17.99、20.29和33.64像素。
基于编队控制的自适应HELLO更新算法
黄绍城, 马林华, 茹乐, 蔡钊, 张嵩, 胡星
2016, 42(10): 2155-2161. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0645
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (497KB) 647
摘要:
在无人机(UAVs)编队自组织网络中,针对无人机之间位置信息更新周期不合理,从而导致编队控制不稳定和控制开销过大的问题,提出一种基于无人机编队控制的自适应HELLO更新算法。该算法应用编队控制稳定性理论推导出无人机组成期望编队的控制延时上限,结合该延时上限和编队运动状态自适应地设定HELLO更新周期。仿真结果表明,本文提出的算法与固定HELLO更新周期算法相比,既能保证在组编控制过程的稳定性,又能实时维护稳定阶段的链路,并且显著减少网络中不必要的控制开销。
PR方程和WS混合规则预测灭火瓶氮气充填量
陈梦东, 谢永奇, 郭祥祥, 余建祖, 马伟
2016, 42(10): 2162-2168. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0661
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (2158KB) 569
摘要:
氮气为直升机灭火瓶内灭火剂的快速释放提供驱动力，确定氮气充填量和气相空间氮气的摩尔比例，是直升机动力舱灭火系统设计中的关键问题之一。基于Peng-Robinson（PR）状态方程和Wong-Sandler（WS）混合规则，提出了一种灭火瓶氮气充填量预测方法，针对Halon301和HFC-227ea的不同充装工况，通过3层迭代计算确定氮气充填量，与试验和文献结果进行了对比，并分析了灭火瓶内压强和氮气摩尔比例随温度的变化情况。结果表明：对Halon1301充填1/2灭火瓶的试验工况，氮气充填量计算值的平均误差约为4.7%；对充填2/3试验工况，平均误差约为1.1%，计算结果优于PROFISSY和HFLOW软件计算结果。对HFC-227ea充填1/2灭火瓶和2/3灭火瓶工况的平均误差分别为4.3%和2.3%，与PROFISSY软件的计算精度相当。该方法可以用于机载灭火系统工程设计。
脱粘尺寸对复合材料单加筋板压缩性能的影响
冀赵杰, 关志东, 黎增山, 薛斌
2016, 42(10): 2169-2179. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0603
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (7876KB) 499
摘要:
为确定脱粘缺陷尺寸对轴压载荷下复合材料单加筋板屈曲和后屈曲特性的影响，对4组含不同尺寸脱粘缺陷的工型加筋板进行了试验和数值模拟研究。试验中通过应变测量和超声C扫描等技术手段对试验件的屈曲及后屈曲过程中的变形和缺陷扩展情况进行了监测。基于ABAQUS软件建立了有限元分析（FEA）模型，采用LaRC03准则对复合材料层内损伤进行判定，采用胶层单元对界面脱粘损伤进行模拟，以几何扰动的形式引入失稳波形，利用FEA模型对试验件的屈曲和后屈曲过程进行了模拟。模拟结果与试验结果吻合较好，根据研究结果对试验件的失效过程和脱粘缺陷扩展机理进行了分析与探讨。研究表明，预制脱粘缺陷尺寸大小对试验件屈曲和后屈曲特性影响较大，对最终破坏模式影响不大。脱粘尺寸的增大会导致试验件承载能力的大幅降低，在复合材料加筋结构损伤容限设计中需要着重考虑。
前体边条控制技术对航向静稳定性的影响
闻静, 王延奎, 邓学蓥
2016, 42(10): 2180-2188. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0746
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摘要:
当飞机航向失稳时，垂尾所在的机身后体处于低能的翼身涡尾流中，效率降低，而机身前体则位于尚未干扰的气流中，在机身头部加前体边条，可以起到增加航向静稳定性作用。通过对一系列前体边条的试验研究，发现长度为机身总长3%的前体边条，可将全机航向失稳迎角提高约8°左右，且侧滑角越小，航向失稳迎角提高越多。通过测压和PIV试验数据可以发现，前体边条提高航向静稳定性，主要是由于前体边条产生边条涡，该涡主要影响机身前体，使得前体背风侧负压力值减小，从而导致前体截面不稳定偏航力矩减小，增加了全机的航向静稳定性。
k/N系统维修时机与备件携行量联合优化
张永强, 徐宗昌, 呼凯凯, 胡春阳
2016, 42(10): 2189-2197. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0622
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (2512KB) 402
摘要:
针对任务期间舰载k/N系统的维修保障问题，以出航准备阶段维修与携行备件的配置为背景展开研究。结合k/N系统的使用及维修过程，以部件可修为前提建立了维修与携行备件的联合优化模型。模型以装备使用可用度为约束条件，以保障费用最低为目标函数，决策变量包括维修启动条件、备件携行量和维修人员数量3个参数。采用边际分析法对模型进行求解，分析了传统算法存在的问题，并提出了对应的改进措施。算例包括3部分：一是用仿真对比验证了所建模型，结果表明本文模型具有较小的误差；二是以枚举法得出的最优解为基准，对传统算法与改进后算法的性能进行了比较，结果表明改进后的算法可明显减小与枚举法最优解的相对误差，提高寻优概率；三是对各项改进措施的贡献做了相应测试。
一种用于运动目标捕获的行星轮差动式欠驱动臂
王清川, 全齐全, 邓宗全, 侯绪研
2016, 42(10): 2198-2205. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0660
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (5326KB) 726
摘要:
为解决运动目标捕获过程中的碰撞问题，采用欠驱动自适应原理研制了具有碰撞能量吸收能力的机械臂。三自由度的机械臂由2个电机驱动：基关节由单个电机驱动；中关节和末关节由一个单输入双输出行星轮组完成动力分配。在机械臂捕获运动目标过程中，碰撞产生的部分冲击能量通过欠驱动行星轮组传递到末关节，转化为关节动能。依靠欠驱动机械系统完成对碰撞的响应，解决了控制系统因时延而无法快速对碰撞进行响应的难题。为完成对目标的抓取，基于阻抗控制提出了机械臂运动目标捕获控制算法。运动目标捕获实验验证了机械臂对碰撞的快速响应能力及运动目标捕获控制算法的可行性。
基于LS-DYNA直齿轮动态啮合特性分析
刘彦雪, 王建军, 张涛
2016, 42(10): 2206-2213. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0607
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摘要:
基于接触有限元分析理论和显式计算方法，利用LS-DYNA软件，可以高保真地模拟齿轮动态啮合过程。通过建立某实验研究中齿轮的精确啮合有限元分析模型，利用上述方法，模拟实验齿轮的动态啮合过程，根据数值计算结果分析齿轮动态啮合过程的振动特性。研究表明：齿轮动态啮合过程的数值模拟结果与实验结果具有很好的一致性；薄壁齿轮易产生结构振动，且其轮缘振动明显；降低轮缘及腹板的厚度，会使得轮缘及腹板承担齿轮啮合载荷的比重增大；当腹板位置不在齿宽中心时，会导致直齿轮动态啮合过程产生轴向啮合力。此外，研究还得出齿轮的共振条件以及齿轮共振状态的判定方法。
一种功能梯度Timoshenko梁的损伤识别方法
邓昊, 程伟
2016, 42(10): 2214-2221. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0618
摘要 参考文献 相关文章 资源附件 访问统计 icon浏览量 icon下载 (2223KB) 726
摘要:
为了获得功能梯度材料的高精度损伤识别方法，本文基于动力学方法，通过对状态空间变量进行变量替换，求得了沿轴向指数分布的功能梯度Timoshenko梁的传递矩阵，通过分析裂纹对结构局部柔度的影响，采用扭转弹簧模拟裂纹对结构局部柔度的贡献，建立了功能梯度Timoshenko梁的表面裂纹传递矩阵，并且推导了复杂边界条件下多跨梁的理论模型。通过将非线性方程组转化为单一目标函数优化问题，并将增广拉格朗日算法与差分进化算法相结合对结构进行损伤识别。计算实例表明，本文提出的方法具有精度高、收敛快等特点，且适用于复杂边界条件下多损伤模型的损伤识别。
民机起飞爬升梯度适航符合性数学仿真评估
孟祥光, 王立新, 刘海良
2016, 42(10): 2222-2230. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0617
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摘要:
民机起飞过程中沿起飞航迹各点的爬升梯度反映了飞机超越地面障碍达到安全飞行高度的能力。针对适航条款对于起飞程序和爬升性能的要求，提出了一种基于人机闭环数学仿真计算的单发停车起飞爬升梯度适航符合性评估方法。建立了飞机本体动力学模型、起落架运动模型和驾驶员操纵模型，提出了适航符合性评估指标，并设计了飞机单发停车起飞的仿真任务和驾驶员操纵程序。通过闭环数字飞行仿真完成了不同验证状态点的爬升梯度评估。该方法可应用于民机的概念方案设计，计算结果可为飞机起飞重量的确定与单发失效爬升性能的试飞验证等提供理论参考。
基于LMI的输出反馈μ控制器求解
李喆, 高元楼, 李佩林
2016, 42(10): 2231-2237. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0556
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摘要:
D-K算法是结构奇异值（μ）方法的主要实现方式，存在着求解条件较苛刻、系统适用性差的问题，针对D-K算法应用的局限性，提出将线性矩阵不等式（LMI）用于D-K算法的改进，即通过Schur引理与有界实引理得到了结构奇异值上界的LMI判据，利用消元法得到了输出反馈的H∞控制器，在此基础上通过D-K迭代解出输出反馈μ控制器，避免了因求解Riccati方程受到求解条件的限制以及待定参数选择好坏的影响，增强了D-K算法对一般系统的适用性并提高了求解效率。数值结果表明，该方法得到的输出反馈系统的鲁棒稳定性及鲁棒性能均优于传统D-K算法。
双β衰变半衰期的唯象学研究
肖杨, 耿立升
2016, 42(10): 2238-2242. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0604
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摘要:
为了研究一个能较好描述实验数据的联系双β衰变半衰期和衰变能的唯象学公式的物理意义，通过对双β衰变相空间因子的分析，给出了该唯象学公式中双β衰变半衰期的对数和衰变能的反比关系的物理来源的一个可能的解释。此外，在该唯象学公式的基础上，基于壳模型理论，对该唯象学公式做出了改进。结果表明，唯象学公式中的对数反比关系是由双β衰变的相空间因子所造成的。按照改进后的公式所计算得到的双β衰变半衰期的对数的理论值与实验值之间的平均偏差由原本的0.486下降到了0.408。
氯离子和温度对铝合金在冷却液中腐蚀的影响
陈鑫, 田文明, 李松梅, 高叔伦, 刘建华
2016, 42(10): 2243-2249. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0627
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摘要:
分别采用了动电位极化法、电化学阻抗法研究了不同温度下、不同氯离子浓度下防锈铝在模拟冷却液中的腐蚀行为，采用金相显微镜和扫描电镜对极化后防锈铝的表面特征进行了观察和记录。结果表明，氯离子吸附在防锈铝氧化膜表面，对氧化膜表面造成破坏。在一定温度下（30℃），当氯离子浓度超过0.01mol/L时，中间产物吸附作用就会增强，阻抗谱中低频区出现感抗弧，点蚀萌生。随着氯离子浓度增高（超过0.01mol/L），防锈铝的腐蚀加剧，耐腐蚀性能下降。随着温度的升高，阴极和阳极反应阻力变小，阳极金属铝的溶解和阴极氧还原速度增大，腐蚀速度增大。温度升高的同时，溶解氧含量下降，阴极反应受到抑制。与此同时扩散过程在整个腐蚀反应过程中的支配性降低，中间产物在氧化膜表面的吸附作用增强，从而导致低频容抗弧的出现。温度对点蚀形貌的影响主要体现在影响单个点蚀坑的几何大小，促进点蚀坑的生长。
基于宽窄带微多普勒信息的进动目标特征提取
赵双, 鲁卫红, 冯存前, 贺思三, 李靖卿
2016, 42(10): 2250-2257. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0649
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摘要:
微动特征是弹道目标识别的重要特征之一。针对锥体目标模型，提出了一种基于宽窄带相结合的混合体制雷达网的微动参数提取方法。首先，在详细分析锥体目标等效散射中心微多普勒变化规律的基础上，利用微多普勒和差比实现了不同体制雷达回波中散射中心的匹配关联。其次，构建宽窄带微多普勒信息联合方程组，提取出锥体目标的进动角、底面半径、锥体高度等参数，并进一步对目标参数估计精度随曲线参数提取误差变化的关系做了比较研究。最后，仿真结果表明，在曲线参数提取值存在一定误差时，目标参数估计精度仍然较高。
结合短帧优先的权重轮询AFDX端系统发送策略
杨景中, 葛红娟, 吴双, 徐媛媛
2016, 42(10): 2258-2264. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0664
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摘要:
提出一种新型的端系统虚链路调度（VL）策略，该策略在短帧优先基础上结合权重轮询（WRR）进行调度，既确保了重要短帧的优先级又可以平衡其他不同优先级信号的延迟上限。应用网络演算理论推导了基于该新型调度策略的端系统不同虚链路的延迟上界，研究了最大延迟上界与不同权重比及其帧长之间的关系，并建立了基于OPNET的航空电子全双工交换式以太网（AFDX）网络模型，仿真分析新型调度策略与短帧优先、带权重轮询调度算法下端系统数据的发送延迟。结果表明，该新型调度策略有效可行，降低了短帧虚链路的最大延迟时间，提高了长帧数据中较重要任务数据的处理带宽，适用于具有较多重要短帧并具有不同优先级数据的机载系统网络。
PN码相位精确测量的累加最小二乘法
张波, 郭英, 齐子森, 张东伟, 张坤峰
2016, 42(10): 2265-2270. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0620
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摘要:
利用最小二乘（LS）法可以实现PN码相位的精确测量，但该方法对粗同步要求高，难以满足实际工程需求。给出了一种新的累加LS法的实现结构，在该结构下根据鉴相曲线的波形变化特征，利用累加后的离散鉴相曲线的最大值和最小值点作为特征基准点，取最值之间的数据进行LS线性拟合，实现粗同步于半个码元宽度以内的伪码相位精确测量。理论分析表明，该方法的鉴相特性呈线性特征，可以有效使用累加LS线性拟合方法。仿真结果表明，该方法相比于其他方法使用范围更广，测量精度更高。
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