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2016年  第42卷  第7期

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2016年, 第42卷, 第7期
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论文
二维层状材料过渡金属硫化物
张千帆, 高磊, 田洪镇, 徐忠菲, 王亚鹏
2016, 42(7): 1311-1325. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0092
摘要:
过渡金属硫化物(TMDCs)纳米材料优异的性能有利于它在纳米电子学、光电子学和自旋电子学等领域广泛地应用。主要介绍了TMDCs材料最新的进展,概述了TMDCs的制备方法、性能以及纳米结构形态。纳米TMDCs层状材料边缘态对材料性能会产生重要的影响,着重介绍了低维纳米材料边缘态对性能(化学性能、电子性能和磁性能)的影响以及边缘态最新的研究进展,特别是TMDCs材料边缘态的磁性能为其在磁性和自旋领域潜在性的应用提供了可能,并且引起了广大研究者们的兴趣,从实验和理论2个方面总结了该领域的研究成果,为二维层状TMDCs材料的研究提供了支持。
航空高动态网络链路感知OLSR路由算法
马林华, 张嵩, 茹乐, 徐扬, 田雨, 于云龙
2016, 42(7): 1326-1334. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0470
摘要:
针对航空高动态无人机(UAV)网络环境中节点移动速度快、网络拓扑变化快,导致网络链路稳定性差、数据到达率低和信息拥塞度高等问题,提出了一种航空高动态网络链路感知OLSR(OLSR-LA)路由算法,该算法利用接收的2个连续Hello消息的多普勒频移、能量等信号特征,计算出航空高动态无人机网络中2个相邻节点的相对速度和移动趋势,从而得出这2个节点之间链路的保持时间。根据节点MAC层接口队列长度衡量网络局部的负载程度,并利用ARIMA-WNN组合预测模型预测下一时刻节点负载的预测值,并通过Hello消息传递给邻居节点。根据链路感知情况,采用基于局部路由负载均衡(RRLB)算法避免拥塞的发生。仿真结果表明,与传统OLSR算法相比,本文提出的算法有效提高了分组交付率,降低了端到端的传输延时,增加了网络吞吐量,从而提高了整个无人机网络传输的有效性和实时性。
基于网络编码的无线NoC多播映射
陈亦欧, 谭芳, 凌翔
2016, 42(7): 1335-1343. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0482
摘要:
具有高带宽、QoS保障和广播等优点的无线片上网络(NoC)能为通信信号系统的多核并行处理提供平台,而网络编码能够以较小功耗开销为代价显著提高NoC的传输效率。本文从通信信号系统的多播特性与需求出发,为无线NoC建立合适的架构与映射模型,在多约束条件下设计满足网络吞吐率性能最大化及核间通信延时、数据传输和编码功耗等开销最小化的任务映射与网络编码技术联合优化方法,实现了任务的高效并行与多处理核的协同工作。实验表明,本文提出的网络架构及映射算法与传统方式相比能节约6%的功耗,得到16%的吞吐率增益,并且路由节点硬件实现复杂度低。
高速切削高温合金GH4169数值模拟与实验
范孝良, 吴学华, 王进峰, 康文利
2016, 42(7): 1344-1351. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0436
摘要:
为了准确模拟高温合金GH4169高速切削过程,深入研究了高速切削GH4169的有限元建模技术,包括有限元模型的建立、材料本构模型、切屑分离准则以及接触摩擦模型等关键技术。为了模拟高速切削GH4169的切屑分离过程,研究切屑形态及其形成机理,分别采用Johnson-Cook和各项同性硬化本构关系模型对GH4169的高速加工过程进行二维正交切削有限元模拟,2种模型都获得了相类似的锯齿状切屑。在此基础上,模拟了基于上述2种模型的应力场、温度场和切削力曲线。为了验证有限元模型的有效性和正确性,在CA6140机床进行了GH4169高速车削实验,实验获得的锯齿形切屑验证了2种有限元模型的正确性,实验结果表明:随着切削速度的增大,锯齿状切屑的锯齿化程度增大;绝热剪切是导致高速切削GH4169生成锯齿状切屑的主要原因。实验测量的切削力曲线和切削温度场,与有限元模型A输出结果更好地吻合,进一步表明模型A比模型B更能反映GH4169的实际高速加工特性。
动态总方差设计及其快速算法
汪立新, 李灿, 姜周, 朱战辉, 田颖
2016, 42(7): 1352-1360. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0488
摘要:
Allan方差法分析随机误差时存在2点缺陷,一是长相关时间下估计值震荡较大,二是无法跟踪信号的动态变化。本文融合总方差法和动态Allan方差法的思想和优势,提出了动态总方差法。首先使用窗函数截取原始数据,然后对窗内数据进行延拓,对延拓后的数据进行总方差分析,得到原始信号的局部随机特性,随着窗函数的滑动可以得到原始信号的随机变化特性。经验证,动态总方差法同时解决了Allan方差法存在的2个缺陷。最后设计了半球谐振陀螺(HRG)的线振动试验验证此算法的有效性,分析结果表明动态总方差法在分析精度和使用的数据量上具有优势。但是动态总方差法又存在计算量大、分析速度慢的问题,因此本文又推导出了动态总方差法的递推公式,从而给出了动态总方差的快速算法。
基于CCR带并行腔双集束型设备调度方法
周炳海, 黎明
2016, 42(7): 1361-1367. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0538
摘要:
为有效解决450mm晶圆制造中带有并行处理腔的集束型设备群调度问题,提出了基于产能约束资源(CCR)的调度方法。首先,综合考虑多品种加工、晶圆驻留和资源约束等特征,以系统总完工时间最小作为目标,建立带并行腔双集束型设备调度数学模型;其次,为优化机械手作业顺序,对CCR实施锁定-收紧-松弛(LTL)策略,构建了一种以CCR为界的分段调度算法;最后,进行了仿真实验分析。结果表明本文提出的算法是有效和有竞争性的。
电动伺服舵系统动力学建模及颤振分析
张仁嘉, 吴志刚, 杨超
2016, 42(7): 1368-1376. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0448
摘要:
舵机动力学对舵系统颤振有最直接影响,其动力学模型的准确建立是颤振分析的关键。以某电动伺服舵系统为对象,分别建立了电机、减速器及控制回路模型。基于其地面振动试验(GVT)数据特征,考虑了减速器中零部件间隙及滚珠丝杠间接触刚度2类非线性因素。动力学仿真结果复现了试验现象,证明了接触刚度和间隙对该伺服舵系统动力学特征的主导作用。在颤振分析中,对比了接触刚度和常数刚度2种假设下,舵机在不同阶跃角指令下的舵偏角响应。发现常数刚度下舵系统仅存在极限环(LCO)和失稳2个域,临界速度不会随间隙大小而变化;而接触刚度下存在稳定、LCO和失稳3个域,且相同风速下,其临界指令角较常数刚度假设更高,但其临界速度却会随间隙增大而减小,甚至小于常数刚度假设,应引起足够重视。
磁悬浮反作用飞轮无刷直流电机转矩脉动抑制策略
汤继强, 王营许, 周新秀
2016, 42(7): 1377-1387. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0451
摘要:
无磁链反馈直接转矩控制(DTC)因转矩响应速度快,为小电感磁悬浮反作用飞轮(MSRF)无刷直流电机(BLDCM)的转矩脉动抑制提供了可能,但其bang-bang控制器使电机转矩脉动较大。为解决此问题,对影响转矩脉动的换相和非导通相续流过程进行了数学建模,并得出电机转矩与绕组电流的关系,提出一种基于转矩预测的转矩控制方法,能够有效减小转矩脉动,并证明了所提策略的稳定性和鲁棒性。在采用滑模观测器(SMO)进行反电动势估计时,提出一种新的带有参数的光滑连续函数替换符号函数,有效地抑制了滑模观测器的抖振现象。仿真和实验结果表明,所提出的基于改进滑模观测器和转矩预测的改进转矩控制方法相对于传统直接转矩控制能够更好地抑制转矩脉动,而且转矩响应速度基本不变。
空基伪卫星组网部署的航路规划算法
曾凌川, 李大朋, 曲艺, 任爱爱, 巩应奎
2016, 42(7): 1388-1397. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0477
摘要:
针对以临近空间飞艇为平台的空基伪卫星组网问题,提出了一种空基伪卫星从初始位置到目标位置进行组网部署的航路规划算法。首先,通过梳理空基伪卫星组网的性能指标,设计了基于距离和几何精度因子(GDOP)的航路规划代价函数;然后,对航路规划的约束条件进行了分析,在稀疏A*算法的基础上,设计了距离代价和GDOP代价权重可自适应调整的空基伪卫星航路规划算法,并对规划出的航路采用Dubins曲线进行平滑;最后,通过仿真实验,对提出的航路规划算法进行了验证。仿真实验结果表明,航路规划算法在GDOP较恶劣的情况下,能够有效地在后续的航路规划中降低GDOP代价,提高用户定位精度;而在GDOP较为良好时,则可以增加距离代价的权重,在航路规划时使伪卫星尽快向目标位置收敛,减少时间消耗。
EHA反馈线性化最优滑模面双模糊滑模控制
张振, 李海军, 诸德放
2016, 42(7): 1398-1405. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0454
摘要:
为提高电静液作动器(EHA)控制性能,提出了一种反馈线性化最优滑模面的双模糊滑模控制方法。该方法在EHA的非线性模型上,利用反馈线性化方法将其线性化,在此基础上建立线性切换函数,并采用最优控制理论对切换函数进行设计。为削弱抖振将模糊控制算法引入滑模控制中,采用一个模糊控制器,根据最优滑模函数运动特性的数值对切换控制增益进行估计;采用另一个模糊控制器,根据滑模控制原理对切换控制项进行调整。仿真结果证明了该方法的有效性。
基于EEG的脑力疲劳特征研究
范晓丽, 牛海燕, 周前祥, 柳忠起
2016, 42(7): 1406-1413. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0428
摘要:
模拟飞行员在飞行过程中监视仪表信息的过程,分析脑电(EEG)随脑力疲劳变化的特点及规律,从而为后期对抗脑力疲劳提供科学根据。通过设计2级不同难度的视觉监控任务分别诱发脑力疲劳,采用多种方法相结合进行研究,比较EEG参数(δ、θ、α、β、(α+θ)/βα/β、(α+θ)/(α+β)和 θ/β)在任务前后的变化情况。结果表明:从正常到疲劳状态,额区、中央区、顶区和枕区的α波相对能量显著增加(P < 0.05);前额区、侧额区、后颞区以及枕区的β波相对能量显著降低(P < 0.05);δ波和θ波相对能量变化未达到显著性差异(均有P > 0.05);参数(α+θ)/βα/β、(α+θ)/(α+β)和θ/β在除颞区外的各脑区都显著增大(P < 0.05);在颞区,只有α/β在疲劳前后增加明显(P < 0.05);与较高难度的任务比较,低难度任务中的各EEG参数变化较为明显。因此,除δ波和θ波以外的其他特征参数被证实在特定的脑区域可以作为衡量脑力疲劳的潜在指标,同时可以验证适当地增加任务难度可以在某种程度上对抗脑力疲劳的产生。
考虑系统不确定性的高超声速飞行器容错控制
彭程, 王新民, 谢蓉, 穆凌霞
2016, 42(7): 1414-1421. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0462
摘要:
针对一类含有执行器失效故障和范数有界不确定性的系统,提出了一种鲁棒容错跟踪控制设计方法。该方法利用有界实引理,给出了保证闭环系统稳定且满足鲁棒性能要求的线性矩阵不等式(LMI)的表达式;为了削弱控制器的保守性,使用不同的Lyapunov变量对应不同的系统状态;由此带来的非凸优化问题,发展了一种迭代线性矩阵不等式算法。考虑到该迭代算法的收敛性取决于初值的选择,经过推导给出了一种求解合适初值的算法。将该算法应用于高超声速飞行器X-33跟踪控制器的设计,仿真结果表明本文算法是可行和有效的。
动态火力接入下要地防空作战目标威胁评估
刘敬蜀, 姜文志, 雷宇曜, 代进进
2016, 42(7): 1422-1431. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0475
摘要:
以动态火力接入下海军要地防空作战为背景,综合考虑要地相对价值和目标攻击能力、攻击意图以及到达时间,构建空袭目标威胁评估模型。首先,阐述了动态火力接入下要地防空作战系统及其动态接入与退出策略;然后,结合要地相对价值和空袭目标数量以及毁伤能力构建了空中目标威胁能力量化模型;其次,基于目标相对要地的航路角构建了目标攻击意图量化模型,并根据目标运动特性分别给出到达要地时间的计算方法;最后,根据目标距离防空体系拦截区的关系进行威胁等级排序,并提出威胁度计算方法,据此给出目标威胁等级排序。仿真结果表明,本文方法符合实际作战中的一般战术推理,能够客观地给出空袭目标威胁等级排序,可为要地防空作战决策研究提供一定的参考。
可重复使用飞行器进场着陆拉平纵向控制
郝现伟, 王勇, 杨业, 郭涛, 张代兵
2016, 42(7): 1432-1440. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0441
摘要:
针对可重复使用飞行器(RLV)进场着陆拉平段的纵向控制问题,提出了反馈控制与前馈控制相结合的复合控制策略。设计反馈控制律参数,在此基础上基于时间加权高度跟踪误差/误差变化率平方积分指标优化设计前馈控制律参数。按输入补偿的前馈控制在不影响系统稳定性的前提下,提高了RLV对拉平着陆轨迹的跟踪精度,减小了RLV的接地散布。提出了基于积分器初值的控制律平滑切换方法,实现了RLV起落架释放前后不同控制律之间的平滑切换。仿真验证了拉平纵向复合控制和拉平过程中不同控制律之间平滑切换方法的有效性。
基于母线电流的无刷直流电机换相位置优化策略
张前, 冯明
2016, 42(7): 1441-1448. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0429
摘要:
通过分析无刷直流(BLDC)电机换相位置与母线电流的关系,建立了母线电流与换相位置偏差的数学关系,在此基础上提出了一种无位置传感器无刷直流电机换相位置优化策略。该策略以控制绕组电流与反电动势(BEMF)同相位为目标,以换相位置补偿角为被控制量,以母线电流随换相角度的变化率作为偏差量,通过比例积分(PI)调节器调节电机换相位置;并且可以同时校正位置信号检测误差和绕组电感引起的相位偏差。通过实验验证了该策略可以准确、快速地找到最佳换相位置,有效提高电机运行效率。
不完备信息条件下的并发故障诊断方法
孙伟超, 许爱强, 李文海
2016, 42(7): 1449-1460. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0433
摘要:
在实际的装备故障诊断过程中,经常存在测试信息不完整的情况,而此时对并发故障进行诊断,则更为困难。针对这种情况,首先,对目前应用于不完备信息条件下的故障诊断方法以及并发故障诊断方法进行了分析。定义了不完备并发故障诊断决策系统对存在缺失的测试信息进行表述。提出了不完备边界粗糙熵对决策系统的不确定性进行度量,给出每条测试属性的重要度,同时给出了不完备信息条件下属性值频率的计算方法。然后,为了对并发故障进行诊断,在DSmT框架下构建了并发故障诊断模型,在此模型下提出一种融合证据特征的区间信度合成规则。最后,通过故障诊断实例,验证了方法的有效性和适用性。
泡沫子弹撞击刚性靶板的理论模型
刘虎, 刘华, 杨嘉陵
2016, 42(7): 1461-1468. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0471
摘要:
Taylor撞击常用于测试材料的动态屈服强度。泡沫压缩密度与压缩应变的关系对泡沫子弹Taylor撞击的理论分析起着重要的作用。本文通过引入塑性泊松比,得到了泡沫压缩密度与压缩应变的准确关系,进一步建立了可压缩泡沫子弹撞击刚性靶板的理论模型。当塑性泊松比为常数时,文中建立的泡沫受压后密度比的一阶泰勒展开式可以退化到已有模型。当塑性泊松比为塑性应变和子弹相对密度的函数时,相对密度会影响泡沫子弹的冲击响应历程及最终变形,但对撞击持续时间影响较小。同时,初始速度也会影响子弹最终变形和撞击持续时间。本文的理论工作可以为分析泡沫材料的动态力学行为提供有益指导。
横向加强构件作用下的开口薄壁梁等效建模方法
邓昊, 程伟
2016, 42(7): 1469-1478. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0456
摘要:
卫星结构中通常有大量横向加强构件作用下的开口薄壁杆件,横向加强构件一般沿杆件轴向均匀分布,通过对这类结构研究,理论上证明了这种结构的振动微分方程与普通的开口薄壁梁振动微分方程有相同的形式,因此可以用开口薄壁梁单元进行等效计算。本文建立了开口薄壁梁的3种数学模型:有限元模型、传递矩阵模型和解析模型。采用优化理论中序列二次规划对等效截面参数进行辨识,同时分析了不同目标函数对辨识结果的影响,并且提出了一种对截面初始参数进行估计的方法。对于有限元模型,提出采用MATLAB与ABAQUS交互式参数优化方法,充分结合二者优点可以快速高效地对截面参数进行优化辨识,具有较强的通用性。通过实验验证了这种等效建模方法的正确性与精确性。所提出的等效建模方法可以减少90%以上的单元数量。通过建立这种简化模型,可以大幅度提高整星结构模型修正与结构重分析的效率。
利于减少配平损失的太阳能飞机构型设计
阙建锋, 王维军, 吴宇
2016, 42(7): 1479-1485. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0464
摘要:
针对具有静稳定性的太阳能飞机一般采用尾翼配平造成气动配平损失的问题,提出了一种“T”构型太阳能飞机。概述该太阳能飞机的总体构型,分析该构型飞机巡航状态下降低重心的自配平原理,建立能量平衡和质量分析模型,给出适合于该构型太阳能飞机的概念设计方法,并优化构型设计参数。结果表明,“T”构型太阳能飞机不仅具有静稳定性,还降低了配平损失。在巡航状态下,“T”构型太阳能飞机单位面积平飞需用功率比常规构型太阳能飞机减少了6.2%,具有明显的应用效果。
图模型与学习算法结合的贝叶斯网络自动建模
沈琳, 于劲松, 唐荻音, 刘浩
2016, 42(7): 1486-1493. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0445
摘要:
针对纯数据驱动的贝叶斯网络结构学习算法的准确度和效率较低的问题,提出了一种融合多信号流图模型与K2学习算法的贝叶斯网络自动建模方法。该方法利用多信号流图模型能够描述信号之间传递与依赖关系的能力,结合K2学习算法在结构学习中的优势,实现了专家知识与数据驱动方法有效融合的贝叶斯网络结构自动学习算法。通过与常用网络结构学习算法的对比实验证明,该融合算法显著降低了结构学习对学习范围和训练数据规模的要求,具有更高的学习准确度和运算效率。采用真实系统实例阐述了该融合算法的应用过程,验证了算法的实用性。
多约束下备件多层多级库存优化模型
蔡芝明, 金家善, 陈砚桥
2016, 42(7): 1494-1501. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0435
摘要:
备件库存优化是提高装备保障效率和战备完好性的有效途径之一,针对目前部队现有多约束多层多级备件供应模式及工程实践要求的问题,以舰艇编队索马里护航任务准备阶段备件携带方案优化为研究背景,以舰艇保障经费、载荷和仓库体积为约束条件,以舰艇编队期望短缺数最小和可用度最大为目标函数,运用拉格朗日乘子法和边际效应法求出舰艇编队最优多层多级备件携带方案。通过实例将优化前后基地和后方仓库备件总的质量、体积及费用与对应约束指标上限进行对比分析,结果表明:本文模型和方法可以有效解决编队备件携带问题,同时也可为其他领域解决此类问题提供借鉴。
加速度场中环路热管温度波动现象分析
薛好, 谢永奇, 戴华, 余建祖, 马伟
2016, 42(7): 1502-1508. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0465
摘要:
基于离心机系统,搭建了双储液器环路热管(DCCLHP)工作特性实验台,实验研究了环路热管在地面重力场和过载加速度场中的运行性能,热载荷范围为25~300 W,过载加速度大小为3g~9g,分析了不同热载荷、加速度方向、大小对环路热管温度波动的影响。结果表明,过载加速度会改变环路热管的启动模式和运行性能,可抑制或激发冷凝器出口温度波动甚至整个环路的波动,但相同热载荷下蒸发器运行温度基本一致。回路中气液两相流动自身固有的不稳定性在过载加速度效应下更易受到激发,加剧回路中流动不稳定,进而加剧蒸发器向储液器漏热的不稳定。冷凝器的冷却作用可以有效削弱冷凝器段的温度波动。
含区间参数不确定结构的损伤识别方法
杨君坦, 邱志平, 李琦
2016, 42(7): 1509-1517. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0398
摘要:
针对损伤识别中遇到的含统计信息不足的不确定参数的结构,以区间向量来描述其中的不确定参数。基于有限元理论给出了应变模态的测试方法,进一步将应变模态表示为区间参数的函数,结合一阶Taylor展开与区间分析,计算了参数不确定条件下应变模态的界限,给出了一种考虑参数不确定的结构损伤识别方法,并在理论上对比分析了与基于概率方法的区别与联系。为验证方法的合理性,对简支梁在不同位置损伤的情况进行了数值模拟,分析了不同损伤程度以及参数不同不确定程度下简支梁应变模态的变化规律,简要讨论了噪声对识别准确性的影响。为含不确定参数的结构的损伤识别提供了一种新的方法和思路。
基于诱导航线的多无人机编队飞行控制方法
吴俊成, 周锐, 董卓宁, 车军
2016, 42(7): 1518-1525. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0458
摘要:
针对无人机编队飞行控制问题,提出了一种基于诱导航线的协同控制方法,僚机根据当前相对于期望位置的误差和长机的飞行状态生成诱导航线并进行跟踪;针对飞行过程中的突发障碍采用改变编队队形的方法进行规避;针对无人机之间可能出现的碰撞情况,根据无人机到达碰撞点的时间以及位置分别从高度以及航向两方面进行躲避,仿真结果表明:采用此方法无人机能够保持稳定的编队,并同时能够躲避飞行过程中的障碍以及避免飞机之间的碰撞。
基于在线轨迹迭代的自适应再入制导
赵頔, 沈作军
2016, 42(7): 1526-1535. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0463
摘要:
针对传统轨迹跟踪制导方法在再入飞行中无法较好适应导航模式切换等突变状况的问题,提出了一种能够有效应对制导系统输入信息不连续性的自适应在线轨迹生成方法。该方法通过实时的多项式拟合以及迭代过程确定满足终端约束条件的高度-速度剖面,并解算出当前飞行状态下所需的攻角与倾侧角指令,从而平稳、精确地将飞行器引导至末端能量管理段。通过对速度与能量、高度、轨迹倾角以及待飞航程等状态量建立解析关系,该方法拥有迭代速度快以及收敛性强的优势。仿真结果显示,该方法对输入信息的误差及跳变等不确定因素的适应性很强,在各类干扰情况下较传统方法拥有更高的制导精度。相较于传统轨迹跟踪制导方法,该方法在实际应用背景下显著地提升了制导的自主性与适应性。
基于高阶奇异值分解的LPV鲁棒控制器设计
孙斌, 杨凌宇, 张晶
2016, 42(7): 1536-1542. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0486
摘要:
针对高超声速飞行器线性变参数(LPV)模型建模中准确度与复杂度之间的矛盾性,提出了一种基于网格化张量及高阶奇异值分解(HOSVD)的凸多胞LPV模型建模及控制方法。首先基于雅可比线性化给出了大包线网格化模型的张量描述形式,然后提出了一种基于HOSVD的多胞LPV模型生成算法,将网格化模型表述为有限个线性时不变(LTI)顶点及权重函数的组合,并基于舍弃的奇异值给出了建模误差的指标,最后结合某航天飞机再入段六自由度非线性模型进行了大包线鲁棒LPV控制器设计与仿真验证,结果表明该方法可获得计算复杂度低且保证建模精度的LPV模型,设计的鲁棒变增益控制器能够使系统快速跟踪姿态角指令信号,并能够保证系统的稳定性和鲁棒性。
基于拟态电势能的飞行器航路规划方法
何仁珂, 魏瑞轩, 张启瑞, 许卓凡
2016, 42(7): 1543-1549. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0430
摘要:
航路规划是现代各类飞行器,特别是无人机(UAV)安全飞行和完成任务的关键要素。对于复杂威胁环境和高维空间的航路规划问题,传统规划方法在规划速度、航路安全性、算法适用性等方面存在一定的应用局限。分析了电荷在电场中移动引起电势能变化的特点规律及电势场分布特性,模拟电势场理论对飞行环境进行威胁建模,建立基于电势威胁场引导的航路节点概率选择机制及安全性评价准则。在此基础上,构建基于拟态电势能的随机采点扩展式航路规划方法。通过与传统航路规划方法的对比仿真实验表明,运用拟态电势能进行航路规划,能够显著缩短路径长度和计算时间,提高规划航路的安全性,对于航路规划的应用很有价值。
重型直升机-吊挂耦合系统闭环飞行品质分析
朱笑宇, 曹义华, 曹龙
2016, 42(7): 1550-1556. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2015.0442
摘要:
以CH-53A/D直升机为对象,研究重型直升机在增稳控制系统工作条件下外挂载荷运输飞行任务中的飞行品质问题。基于单质点吊挂假设和控制系统模型,建立了直升机-吊挂耦合闭环系统的非线性动力学模型。在该假设下,吊挂物引入了额外的自由度和约束,使方程增加为13阶的微分方程组。针对闭环状态下的耦合系统,进行了小扰动线性化处理,在此基础上进行了吊挂飞行操纵响应的时域特性和频域特性分析,参照军用旋翼飞行器驾驶品质要求(ADS-33E)的品质指标分析了吊挂物质量、吊挂绳长和直升机前飞速度对耦合系统飞行品质的影响。结果表明,吊挂物质量、吊挂绳长和前飞速度对于系统的时域特性以及各项操纵品质有不同程度的影响。
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