留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2016年  第42卷  第5期

显示方式:
2016年, 第42卷, 第5期
icon下载 (43705) 666
论文
机群结构耐久性分析的裂纹萌生方法
贺小帆, 隋芳媛, 王天帅, 李玉海
2016, 42(5): 865-870. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0368
摘要:
为采用裂纹萌生方法(CIA)进行机群结构耐久性分析,需要综合考虑载荷谱分散和结构特性分散,但是关于综合考虑结构特性和载荷谱分散的机群寿命标准差取值应如何确定并未给出明确的方法。为此,进行了某飞机某关键结构7B04 T74铝合金模拟试件在3个单机谱下的耐久性试验,通过断口判读确定试件裂纹萌生寿命,反推得到结构细节的三参数式P-S-N曲线参数,对比分析表明载荷谱差异对P-S-N曲线参数无影响。为描述机群载荷谱分散的影响,提出了机群"当量"P-S-N曲线的概念和参数估计方法。采用疲劳分析方法确定细节裂纹超越概率,对损伤度进行评估,建立了综合考虑结构特性分散和载荷谱分散的CIA。
6PUS并联机构的运动学整机标定
樊锐, 李茜, 王丹
2016, 42(5): 871-877. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0331
摘要:
首先建立了6PUS并联机构包括虎克铰铰链点、球铰铰链点、杆长以及导轨方向向量在内的54结构参数的误差雅可比矩阵。在MATLAB中使用最小二乘法建立了其标定模型,通过仿真验证了雅可比矩阵的正确性和最小二乘法参数辨识的有效性。其次采用正交试验选取位姿,用激光跟踪仪进行整机标定实验。根据标定结果,在MATLAB中采用建立的标定模型进行参数辨识,得到54结构参数。最后进行误差补偿,观察标定补偿效果。该整机标定可使单方向最大位置误差在0.030 mm,最大姿态误差在0.0007 rad;三方向最大位置误差在0.046 mm,最大姿态误差在0.0008 rad。由标定效果可知,整机标定可明显地提高运动学精度。
基于多目标的高速列车隔热结构拓扑优化
李明高, 李明, 韩璐, 赵宏哲
2016, 42(5): 878-884. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0539
摘要:
车体隔热结构的特性是评价高速列车车体质量的一个重要性能参数。以刚度、隔热与质量为指标,针对地板、侧墙及平顶等车体结构,通过参数优化降低型材厚度(增加玻璃棉毡的厚度)来提高隔热性能,通过拓扑优化改善传力路径,提高刚度性能,给出了各结构的优化结果。在可制造化处理的基础上,通过有限元仿真,刚度、隔热与质量性能均得到了提高,验证了所提出方案和方法的有效性。本文为高速列车车体隔热结构的设计提供了一种新途径。
基于混沌的改进粒子群优化粒子滤波算法
王尔申, 庞涛, 曲萍萍, 蓝晓宇
2016, 42(5): 885-890. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0670
摘要:
针对基本粒子滤波(PF)算法存在的粒子退化和重采样引起的粒子多样性丧失,导致粒子样本无法精确表示状态概率密度函数真实分布,提出了一种基于混沌的改进粒子群优化(PSO)粒子滤波算法。通过引入混沌序列产生一组混沌变量,将产生的变量映射到优化变量的区间提高粒子质量,并利用混沌扰动克服粒子群优化局部最优问题。利用单变量非静态增长模型(UNGM)在高斯噪声和非高斯噪声环境下将该算法与基本粒子滤波和粒子群优化粒子滤波(PSO-PF)的性能进行仿真比较。结果表明:该算法的性能在有效粒子数和均方根误差(RMSE)等参数都优于基本粒子滤波和粒子群优化粒子滤波,改善了算法的精度和跟踪性能。
信息缺失的航空发动机传感器数据重构
周媛, 左洪福, 何军
2016, 42(5): 891-898. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0350
摘要:
为处理传感器数据缺失问题,利用子空间表示系统演化特征,提出了基于极化增量矩阵填充(PIMC)的航空发动机传感器数据的在线重构模型。该模型通过历史数据获得当前的数据特征表示,并用新增的数据不断更新子空间以跟踪并表示数据发展特征。将本文模型用于仿真数据进行验证,重构结果和无噪数据的归一化均方误差(MSE)均小于1×10-5,实验结果显示本文模型对于航空发动机传感器数据重构有很好的应用价值,对缺失数据和噪声是鲁棒的。
基于恒应变率控制的椭圆凹模胀形试验方法
孙智甲, 杨希英, 郎利辉
2016, 42(5): 899-905. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0653
摘要:
为确定2A16-O铝合金板材在不同温度及应变率下的成形极限曲线(FLCs),应用改进Hollomon公式获取满足外插可靠度的拟合应力应变,通过有限元分析(FEA)不同椭圆度的椭圆凹模胀形破裂位置,优化工艺参数得到指定应变路径下的成形极限点,建立了液体压力与等效应变及应变率的公式,推导出压力变化率与应变率的定量关系。以应变率控制的椭圆凹模胀形与单拉试验相结合,获得2A16-O铝合金板材在不同温度及应变率下的FLCs,为定量分析应变率的影响规律和评判理论预测方法的准确性提供了依据。
多轴疲劳寿命分析方法在飞机结构上的应用
宋恩鹏, 陆华, 何刚, 王明春, 刘天奇, 鲍蕊
2016, 42(5): 906-911. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0322
摘要:
针对飞机结构上常见的处于多轴应力应变(比例多轴)状态下的典型结构,采用3种多轴疲劳寿命分析模型,对该结构的疲劳危险部位进行疲劳寿命分析,并与单轴寿命分析方法的分析结果、疲劳试验结果进行了对比分析。首先对该结构进行细节有限元计算,确定结构的应力分布与应力水平,当载荷施加到88%的最大一级的峰值载荷时,疲劳危险部位的孔边即出现显著的塑性应变,因此,选用低周疲劳(LCF)寿命预测模型进行分析。选取的3种分析模型均是基于临界面的分析模型,分别是Wang-Shang模型、Smith-Watson-Topper(SWT)模型以及Morrow-Brown-Miller模型。为验证分析模型工程适用性,开展了该结构的多轴疲劳试验。与试验结果相比,3种分析模型的预测结果均偏大,其中Wang-Shang模型的预测结果最接近试验值,适用于本文这类结构;SWT模型和Morrow-Brown-Miller模型的预测结果误差相对较大。对于处于多轴载荷状态下的结构,应按照多轴疲劳寿命分析方法进行寿命预测,单轴疲劳寿命分析方法将给出过于危险的评定结果。
中国微藻航空煤油制备潜能及CO2减排
任海涛, 郭放, 杨晓奕
2016, 42(5): 912-919. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0359
摘要:
综合考虑中国各地温度变化、水资源和CO2的供给能力等因素,分析了中国适合微拟球藻规模化养殖的地区;根据2013年沿海地区燃煤发电排放CO2量,结合蓬莱地区微拟球藻规模化养殖的实际数据,预测了中国微藻的年产量潜力及在现有技术水平下利用这些微藻原料可制备航空煤油的潜力;并采用全生命周期模型GREET计算了微藻航空煤油相比传统石油基航空煤油在全生命周期内中可减少CO2的排放量。结果表明:目前中国具有每年8894万t的微藻养殖潜力,这些微藻共可制备航空煤油1917万t;与传统航煤相比,制备1 t微藻航空煤油在全生命周期内相比传统航空煤油可降低CO2排放2.28 t。
磁场梯度张量测量法消除卫星磁干扰
张艺腾, 李磊, 周斌, 王劲东, 冯永勇
2016, 42(5): 920-926. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0356
摘要:
在调查了消除卫星本体对磁场探测造成磁干扰的方法基础上,采用磁场梯度张量测量法替代传统的双探头梯度测量法消除卫星磁干扰,通过仿真分析和实测验证重点考察了基于欧拉反褶积算法的构造指数、伸杆长度与背景磁场反演误差之间的关系。仿真结果表明:对于本体边长1 m总剩磁1 A·m2的卫星而言,磁场梯度张量测量法在1~2 m的较短伸杆条件下,背景磁场反演误差较大;在3 m以上的较长伸杆条件下,具有较高的背景磁场反演精度,4 m条件下反演精度约0.5 nT。在长伸杆条件下,磁场梯度张量测量法比双探头梯度测量法的背景磁场反演精度提高约3倍。
基于模板的工程图生成
陈友东, 李建友, 游玮
2016, 42(5): 927-933. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0313
摘要:
为解决工程图样式多样化带来的效率低下的问题,提出了一种基于模板的工程图生成方法。把工程图抽象为一个复杂的表格,利用表格模板技术,完成工程图模板方案的设计;根据不同数据特点,设计了由3种方式构成的数据录入策略;数据和模板通过参数名字符串建立数据接口。从工程图的样式抽象出模板,根据给定的数据和视图生成相应的工程图。在CATIA上利用基于组件应用架构(CAA)的定制开发包,开发了一套工程图快速生成的软件,对本文设计的工程图生成方法的有效性进行了验证,满足了工程图多样性样式的同时,提高了效率。
基于混合动态信念传播的多无人机协同定位算法
万九卿, 布少聪, 钟丽萍
2016, 42(5): 934-944. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0321
摘要:
针对多无人机(UAVs)协同定位问题,提出一种基于混合动态信念传播的定位算法。在部分无人机GPS信号丢失的情况下,该算法可根据其他无人机的GPS观测,相邻无人机之间的相对距离观测,以及无人机加速度计的输出,对每个无人机的位置和速度状态进行分布式在线估计。首先用因子图模型描述多无人机的联合信念状态,接着给出一种混合动态信念传播推理算法计算图模型中的每个变量节点(对应于每个无人机)状态的边缘后验分布。推理过程仅包括每个无人机对自身局部信息的处理以及相邻无人机之间的信息交互,因此该算法可完全分布式实现。通过仿真实验以及与传统协同定位算法的比较,表明了本文算法的有效性。
BLI效应下整流罩设计对翼型气动特性的影响
项洋, 吴江浩, 张艳来
2016, 42(5): 945-952. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0802
摘要:
边界层吸入(BLI)效应对飞行器气动特性的影响比较显著,而整流罩的设计会进一步影响BLI效应下的翼型气动特性。为了揭示BLI效应下整流罩的主要设计参数对翼型气动特性的影响及其原因,本文采用计算流体力学(CFD)和Morris敏感度分析相结合的方法对该问题进行了详细研究,得到了整流罩主要设计参数对翼型气动特性的敏感度排序和耦合影响程度排序;对敏感度较高和耦合影响较大的参数进行了流动分析。结果表明:在巡航和起飞2种状态下,对气动系数影响相对较大的设计参数是整流罩最大厚度和进气边界弦向位置,整流罩最大厚度对翼型气动特性影响的主要原因是整流罩背风面会发生局部分离,且其还会改变阻力-流量系数曲线的趋势;整流罩最大厚度和进气边界弦向位置对翼型气动特性的耦合影响作用较强。
多级导流诱导轮与叶轮一体型线优化
李嘉, 李华聪, 王淑红, 徐轩
2016, 42(5): 953-960. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0328
摘要:
通过分析型线参数化系数与结构参数的相关性联系,实现基于型线的参数化改型,从而达到多级导流一体式诱导轮与叶轮性能优化的目的。采用最小二乘法实现叶轮型线拟合,将拟合型线模型的计算流体力学(CFD)仿真结果与原模型的试验结果进行对比,结果表明:仿真结果与原模型试验结果扬程值和效率值误差均小于2%,使用的拟合方法能够实现型线优化。通过分析拟合型线参数化系数与叶轮进出口安装角等的相关性联系,对不同结构参数模型进行型线优化,并对其性能进行仿真对比。结果表明:3组型线模型的内流场整体上正常稳定,其叶轮的各个流道出口和蜗壳隔舌处存在一定范围的低压区,且由于隔舌处漩涡流动的影响使得扩散管出口存在一定区域的高速团。型线3为最优的型线模型,其扬程值与效率值均达到了优化目的,且在设计工况下,其性能提高最为明显。
高超声速飞行器平稳滑翔弹道解析解及其应用
胡锦川, 张晶, 陈万春
2016, 42(5): 961-968. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0330
摘要:
针对高超声速飞行器平稳滑翔弹道在线规划问题,提出了一种高精度的平稳滑翔弹道解析求解方法。首先,将升力系数分解为横向分量、平衡滑翔纵向分量和平稳滑翔纵向分量3个部分,并在此基础上将纵向运动方程、横向运动方程和速度方程解耦;然后,分别采用解析积分、正则摄动法、高斯积分法和单步龙格-库塔积分获得了滑翔段高度及射程、弹道偏角、经度、纬度和速度的解析解,并通过分段求解来提高解的精度;最后,利用上述解析解,提出了一种规划升力系数平稳滑翔纵向分量和横向分量的平稳滑翔弹道快速生成算法。仿真校验表明,本文解析解的精度比经典的Bell解析解高1个数量级,所对应的弹道规划方法具有计算量小、规划速度快的特点,有利于实现在线弹道规划。
预腐蚀金属材料疲劳性能试验测试与表征模型
付裕, 熊峻江
2016, 42(5): 969-976. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0348
摘要:
提出了预腐蚀金属材料疲劳性能表征S-N-t曲面模型,并建立了模型参数估计算法。采用成组法和升降法,试验测定了预腐蚀后的3种航空材料(LD2CS、LD10CS和15CrMnMoVA)有擦蚀和无擦蚀疲劳S-N-t曲面,采用新建立的S-N-t曲面模型处理试验数据,发现模型曲面与试验数据吻合良好;预腐蚀材料的无擦蚀和有擦蚀疲劳性能随着预腐蚀时间的增加而下降,相同的应力水平和预腐蚀时间下,预腐蚀材料的无擦蚀疲劳性能更好。
亚临界雷诺数圆柱绕流远场气动噪声实验研究
李玲, 刘沛清, 邢宇, 郭昊, 田云
2016, 42(5): 977-983. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0364
摘要:
针对亚临界雷诺数下圆柱绕流的气动噪声问题,在北京航空航天大学D5气动声学风洞中进行了圆柱绕流远场气动噪声的实验研究。在D5气动声学风洞实验段不同来流条件下,测量消声室中距离圆柱不同位置的自由场传声器的远场声压信号,经过快速傅里叶变换(FFT)获得亚临界雷诺数下圆柱绕流气动噪声随来流速度、接收点距离的变化规律。实验结果表明:圆柱绕流的远场气动噪声在垂直气流方向最大,随着偏离垂直方向角度的增大噪声逐渐减小,属于典型的偶极子噪声源辐射特性;远场气动噪声近似与来流速度的6次方成正比,与接收点到圆柱中心距离的2次方成反比,这说明偶极子类型的噪声源是圆柱绕流的主要噪声源。
燃气动力弹跳机器人在不同地面弹跳能力
栾云广, 王化明, 赵东标, 汪洋, 陈峰洪
2016, 42(5): 984-991. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0365
摘要:
燃气动力弹跳机器人具有很强的越障能力,但不同特性地面对其弹跳性能影响较大。针对上述问题,对燃气动力弹跳机器人起跳过程的动力学模型进行理论与试验分析。首先建立了机器人起跳动力学模型,利用Hunt-Crossley模型对机器人脚与地面的作用力进行分析;然后构建试验平台,对模拟硬黏土、草地进行静态、动态力学特性测试,得到相应的力学参数;最后对弹跳机构在刚性地面、模拟硬黏土和模拟草地分别进行弹跳分析与试验。在一定充气压力条件下(丙烷0.01 MPa、一氧化二氮0.21 MPa)燃烧室内燃后压力基本相同(最大压力约3.1 MPa),而弹跳机构(总重为3.55 kg)在刚性地面和硬黏土地面的弹跳高度分别为2.0 m和1.4 m,在草地地面相对充气压力为0 MPa条件下,其弹跳高度为0.1 m。结果表明,机器人在松软的地面较刚性地面弹跳高度较低,且模拟3种地面的弹跳试验结果与分析结果较为吻合。
增强RRAM可靠性的热通量压缩算法
项中元, 张锋
2016, 42(5): 992-998. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0336
摘要:
为提高阻变存储器(RRAM)的可靠性,研究了RRAM中的热串扰问题,提出了一种热通量压缩(TFC)算法,通过在RRAM读写电路之前加入TFC算法,降低在RRAM中产生的焦耳热,从而减弱RRAM中的热串扰问题,提高RRAM的可靠性。TFC算法通过分析计算写入数据流产生的真实焦耳热热量进而判断是否对写入数据流进行翻转编码,即TFC算法会在原始写入数据流和翻转编码数据流二者中选择热通量较小者通过算法层,从而达到减小RRAM存储器中焦耳热热量的目的。理论分析和仿真结果表明:以字节为单位数据块条件下TFC算法平均可降低30%以上的写入焦耳热,阻变单元的保持时间估值平均增加了35%以上。
特种风洞试验中气动伺服弹性失稳故障分析
唐波, 吴志刚, 杨超, 马成骥
2016, 42(5): 999-1007. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0339
摘要:
在某带飞行控制系统的特种风洞试验中,试验模型在闭环大增益情况下出现了振动发散现象。为分析故障原因,对试验数据进行了频谱分析并检验了无风情况下伺服稳定性;同时,将风洞试验动力学系统简化为数学模型,并建立相应的运动微分方程进行分析,得到以下结论:加入支持结构后整个系统的弹性影响较大,并与控制及气动力发生耦合出现气动伺服弹性失稳。进一步针对以上简化模型,进行数值仿真,其结果验证了以上机理。为解决此失稳问题,对控制系统提出了2种改进方案:增加结构陷波器或更改操纵面偏转比例参数,2种方案亦得到仿真验证。最后,将增加结构陷波器的改进方案应用到试验中,达到了预期的效果。
导航卫星单粒子软错误影响建模与仿真方法
范基坪, 焦健, 赵海涛, 赵廷弟
2016, 42(5): 1008-1015. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0325
摘要:
单粒子(SEU)软错误是导致卫星中断、影响卫星可用性的重要因素。针对SEU软错误在导航卫星内部的失效传播过程描述与影响评估问题,提出一种基于有限状态机(FSM)理论/Stateflow的软错误影响传播过程建模方法,阐述了构建软错误传播过程有限状态机模型的基本元素与原则,并针对导航卫星特点提出软错误影响传播与防护恢复策略的建模思路。利用Stateflow仿真得到单星可用度与平均任务中断时间,分析了多种恢复策略时间对整星可用性指标的影响;并通过构建MATLAB与STK联合仿真平台,由单星软错误传播仿真结果得到星座位置精度因子(PDOP)可用性指标,从而评估了SEU软错误在整星与星座2个层级的影响。
含孔隙基体缎纹编织复合材料面内压缩弹性性能预报
边天涯, 关志东, 刘发齐, 王仁宇, 穆军武
2016, 42(5): 1016-1024. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0312
摘要:
缎纹编织复合材料细观结构复杂,传统弹性性能预报方法较难适用。针对该问题,建立缎纹编织复合材料代表体积单元(RVE),对RVE模型面内压缩弹性模量和面内泊松比的预报方法进行了研究。分别基于能量法原理和单夹杂理论,对弯曲纤维束纵向压缩模量和含孔隙基体弹性性能进行预报,改进了传统细观力学中的混合率方法,并利用已得的组分材料性能对RVE模型有效面内压缩模量和面内泊松比实现了解析法预报。基于Python语言对ABAQUS有限元分析软件进行二次开发,建立了基体含孔隙的RVE模型,利用RVE模型在基本受力状态下的有限元方法结果实现有效面内压缩模量和面内泊松比的有限元方法预报。基于碳/碳复合材料,解析法与数值法计算结果吻合很好,实现了对缎纹编织材料面内压缩性能的有效预报。
考虑passivation的备件库存时变凸优化
宋常浩, 郭霖瀚, 王乃超, 马麟
2016, 42(5): 1025-1031. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0327
摘要:
考虑到passivation现象,利用时变库存平衡方程构建时变备件短缺数函数,根据扩展帕姆定理将当前时刻之前时段的累积需求率糅合入泊松分布的形状参数,建立考虑备件累积需求率的凸优化算法。以费用约束下的时变可用度为目标函数,利用凸优化算法,得到每一时段的最优配置方案。利用众数法,选择适当的全局库存策略。最后,构建了优化案例来阐释本文提出的方法,同时通过对比几种库存策略,证明了所提方法的优越性。
不同工艺成型复合材料加筋板轴压破坏机理分析
徐荣章, 关志东, 王仁宇, 蒋思远
2016, 42(5): 1032-1038. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0335
摘要:
对受到边界约束的不同工艺成型复合材料加筋板进行了轴压试验和数值模拟,研究二次胶接和共固化工艺成型加筋板轴向压缩破坏机理。轴压试验中,通过应变计实时监测试验件局部屈曲,及时记录试验件初始声响载荷,通过断面观测分析结构破坏机理。基于ABAQUS软件建立有限元模型模拟结构后屈曲损伤渐进直至破坏过程。计算结果和试验结果相吻合,研究表明工艺对结构稳定性及承载能力没有显著影响,而加筋板构型影响较大。聚甲基丙烯酰亚胺(Polymethacrylimide,PMI)泡沫不影响结构失稳载荷及破坏载荷,但能延缓结构初始损伤的发生。二次胶接成型加筋板界面临近破坏才出现损伤,而共固化成型加筋板界面损伤出现较早且扩展缓慢,表现出更好的损伤阻抗特性。
基于约束优化的舰艇区域防空作战能力需求生成
许俊飞, 邢昌风, 吴玲
2016, 42(5): 1039-1045. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0337
摘要:
作战能力需求生成是在满足多约束条件下完成的,寻求约束集是能力需求生成的重点;以舰空导弹区域防空为背景,通过对作战需求约束、能力需求约束、技术发展约束以及其他因素约束进行综合分析,提取制约能力指标生成的约束集,建立舰艇防空作战效能目标函数,采用基于罚函数法的快速粒子群算法进行能力指标的约束优化求解;以最大预警距离为变量,对其他作战能力指标优化前后的曲线图进行仿真验证,定量生成舰艇区域防空作战所需的能力指标值,验证了模型算法的可行性,为舰艇区域防空作战能力需求生成提供了定量化依据。
2198铝合金硫酸-己二酸阳极氧化膜耐蚀性
王雪飞, 李松梅, 刘建华, 于美, 李英东
2016, 42(5): 1046-1054. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0342
摘要:
以2198铝-锂合金为研究对象,在硫酸-己二酸电解质溶液中进行阳极氧化,并对氧化后的试样进行沸水封闭处理。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和原子力显微镜(AFM)对氧化膜的表面和截面的形貌进行观察。通过电化学阻抗谱(EIS)、塔菲尔(Tafel)曲线和浸泡实验来分析阳极氧化膜的耐蚀性能。结果表明铝-锂合金在阳极氧化过程中由于含铜合金相的影响,形成的氧化膜孔洞不完整出现连通现象;电化学测试结果表明封闭之后的氧化膜的耐蚀性明显提高,并且随着浸泡时间的延长拟合等效电路发生改变,同时多孔层和阻挡层的阻抗值在降低,说明在浸泡的过程中氧化膜的结构发生改变,耐蚀性降低。
引入多Agent协商的协同优化在卫星设计中的应用
董云峰, 卫晓娜, 郝朝
2016, 42(5): 1055-1064. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0640
摘要:
卫星设计是复杂的多学科优化问题,协同优化算法具有模块化特点适合于处理多学科优化问题。在对卫星进行多学科优化时发现,现有的协同优化算法为了保证共享变量在系统级和分系统级间的一致性,收敛困难,计算量大,不对分系统自身进行优化不能保证卫星整体性能最优。本文通过引入Agent概念和基于Agent的协商算法,提出了一种基于劝说式多Agent协商的协同优化设计算法。针对对地观测卫星,以总质量最小为目标,建立了包含结构、轨道控制、姿态控制和电源4个分系统Agent和1个系统级Agent的卫星优化设计模型并进行了协同优化设计。研究结果表明:引入Agent协商算法的协同优化算法,可以保证共享变量的一致性;在协同优化算法中增加分系统自身优化模块,可以保证在系统级优化过程中各分系统一直都是最优的。
基于层次分析法的自适应决策评价方法
张耀天, 张旭成, 贾明顺, 薛向上
2016, 42(5): 1065-1070. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0224
摘要:
为改善经典层次分析法(AHP)主观性强、权重系数固定不变的缺陷,根据被评价对象指标值矩阵所蕴含的客观信息,对经典的层次分析法进行修正,提出了一种基于层次分析法的可变权重决策评价方法。该方法能够根据被评价对象指标值的分布特征,对评价指标的权重进行动态修正,降低区分度不高的指标权重,提升区分度高的指标权重,从而提升层次分析法的客观性,并在一定程度上体现出稀缺性指标的导向作用。以合成孔径雷达图像降斑算法评价为例,验证了本文方法的有效性。
基于梯度分割区间优化算法的双脉冲交会优化
刘琦, 朱宏玉
2016, 42(5): 1071-1078. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0324
摘要:
研究非固定时间的航天器双脉冲交会轨迹优化问题,设计了基于梯度分割区间优化算法(GIOA)。该算法结合所研究问题的特点,使用每次只选择有限个区间进行操作的区间选择策略、基于梯度优化结果的区间分割策略、基于单调性的区间紧缩策略以及约束条件测试和基于梯度的目标优化估计值更新策略等。梯度优化算法仅用于区间分割和目标优化估计值更新,不但没有影响GIOA对区间优化算法全局性和收敛性的继承,同时加快了包含优化解的小宽度区间的出现,提高了目标优化估计值的更新速度,并由此提高了运算效率。区间选择策略的使用,控制了决策变量区间数量的增长,降低了算法运行的存储需求。算例仿真中,成功求解非固定时间双脉冲交会问题,并展示出算法的优势。
正丁醇/煤油混合物非预混燃烧压力振荡特性
徐赛, 许全宏, 林宇震, 霍伟业, 秦皓
2016, 42(5): 1079-1084. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0323
摘要:
为探索生物混合燃料在燃气轮机燃烧室内的应用,将丁醇掺混入航空煤油中,根据燃烧室的实验结果构建熵波对流模型,定量分析其不同体积分数对燃烧室内压力振荡频率的影响。实验结果表明:在燃烧室进口压力1.98 MPa、温度600 K和油气比0.03下,随着丁醇所占体积分数增大,燃烧室内压力振荡频率逐渐下降,而幅值变化无明显规律。熵波对流模型结果与实验吻合较好,通过分析表明,不同燃料组分热值变化引起的对流时间改变,是燃烧室压力振荡频率变化的主要原因,为控制燃烧室内压力振荡提供了参考。
基于遗传编程的航天器有限推力逼近轨迹规划
卫晓娜, 董云峰, 郝朝
2016, 42(5): 1085-1092. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0573
摘要:
通过引入基函数的概念,提出了采用遗传编程求解有限推力航天器逼近非合作目标最终逼近段轨迹规划问题的方法。该方法将推力器开关状态定义为基函数,以多个基函数分别乘以开关状态持续时间再求和作为推力器开关的历程函数;将历程函数转换为遗传编程的树型结构,将消耗燃料的质量作为适应度函数,并将规避障碍物和终端逼近精度等约束条件以罚函数的形式添加到适应度函数中;利用遗传编程的模拟自然进化理论的全局寻优机制求解,最终得到最优逼近轨迹方案。某航天器在有限推力下逼近非合作目标的轨迹规划结果表明:整个逼近过程推力器仅开关5次,大大降低了对开关频率的要求,同时,规划结果比采用高斯伪谱法时逼近时间降低了30.09%,燃料消耗降低了4.18%。
常见问答