摘要：针对自主式水下航行器非线性、强耦合、模型不确定特性以及复杂海洋环境下的未知干扰问题,本文提出了基于微分几何的精确反馈线性化的滑模控制方法。利用反馈线性化方法将非线性强耦合的航行器模型转换成线性模型,减少非线性航行器带来的系统误差;设计了比例积分观测器,完成反馈线性化模型在复杂海洋环境下的受到的未知干扰的精确观测;在比例积分观测器的基础上,设计滑模控制器,并提出了自适应可变参的方法来消除抖振。基于Lyapunov稳定性理论证明了所设计的控制器在未知外界扰动下的鲁棒性和稳定性。仿真结果表明,提出的控制方法有效,能够实现在复杂海洋环境下的自主式水下航行器时变三维轨迹的精准控制。

摘要：To ensure compacted backfilling, it is essential to ensure the reliability of the performance of a solid backfill support, key equipment for integrating backfilling and mining. To evaluate the backfilling performance of a backfill support, the concept of backfill and operation properties is proposed in this study. Moreover, it is elaborated in terms of five aspects, namely, structural property, supporting property, tamping property, mechanical response property, and geological adaptation property, which are specifically reflected by 14 indexes including the supporting intensity and vertical roof gap. Seven separate evaluation indexes are selected to build a backfill and operation properties based system for evaluating the design schemes of the backfill support via a multi-index comprehensive evaluation method; then, the evaluation method and process together with measures to control the backfill and operation properties are proposed. By using this system, 11 schemes for optimizing the ZC5200/14.5/3 backfill support at Zhaizhen Coal Mine are evaluated, and scheme #10 is found to show superior vertical roof gap and other backfill and operation properties, thus demonstrating the reasonability of the evaluation system. On this basis, the backfill support research framework of designing initial scheme, optimizing design scheme, selecting the best evaluation indexes, evaluating optimizing scheme, and evaluating operation properties is built; this should serve as an important reference for further studies on the roof controlling performance of a backfill support.

摘要：根据永磁超环面电机的结构特性和运行原理,推导了其结构参数和运动参数对电磁参数影响的表达式,建立了永磁超环面电机的数学模型并应用状态空间法进行了动态特性分析。针对该电机电磁转矩和输出转速的周期性波动,在转速环中通过模糊控制规则得到其结构参数与运动参数的增量以调节终端滑模控制器参数。为了提高永磁超环面电机的响应速度,应用直接转矩控制在转矩环和磁链环中设计了super-twisting滑模控制器,并结合空间矢量调制对永磁超环面电机进行控制。仿真实验表明:此控制策略有效地提高了永磁超环面电机的响应速度,减小了输出转速和电磁转矩的波动,得到了良好的控制效果。

摘要：充实率的良好控制是充填采煤技术成功实现岩层移动及地表沉陷精准控制的关键,基于充填采煤岩层移动及控制特征,给出了临界充实率的定义,具体包括关键层破坏临界充实率、关键层弯曲下沉临界充实率、基本顶弯曲下沉临界充实率、整体弯曲下沉临界充实率等。以有周期来压的顶板类型为例,建立了不同上覆岩层逐层破断的临界充实率求解力学模型,分析了覆岩逐层破断与其对应岩层抗拉强度的关系,求解了4层覆岩逐层破断的临界充实率。翟镇矿工程实践表明:7203W固体充填工作面覆岩整体弯曲下沉临界充实率计算值为92.0%,实际控制值为92.5%,上覆所有岩层均被控制在整体弯曲下沉的临界状态,实测与理论计算吻合。可为定性定量研究不同覆岩结构下实施固体充填采煤技术的工程设计提供参考。

摘要：为满足智能弹药舵机系统的微型化、智能化,本文通过叠加压电双晶片的方法设计了一种压电驱动器,提高了其驱动能力;针对经典Bouc-Wen模型具有对称性的缺点,增加形状控制函数中的参数,提出具有非对称性的改进Bouc-Wen模型。采用粒子群算法辨识改进模型的参数,并通过仿真证明改进模型的非对称性。为补偿迟滞对系统精度的影响,设计一种基于改进Bouc-Wen逆模型的前馈-PI复合控制器。对压电双晶片的控制回路进行位移跟踪仿真试验,仿真结果表明:前馈-PI复合控制器将系统非线性度由10.6%降低至5.0%,可以有效地抑制迟滞非线性,提高系统的控制精度以及抵抗外界随机干扰的能力,满足微型智能弹药对舵机系统微型化、智能化的要求。

摘要：针对南屯煤矿工广区域下极近距离煤层难以安全回收的问题,采用物理模拟、数值模拟和概率积分法相结合的方法,研究了极近距离煤层固体充填开采充实率协同控制覆岩运移规律。通过对比垮落法与固体充填法开采条件下的覆岩运移特征,得到了极近距离煤层覆岩运移控制关键。通过模拟分析不同充实率条件下极近距离煤层固体充填开采的覆岩运移规律,揭示了上下煤层充实率协同控制覆岩运移机理,从而实现极近距离煤层充实率的优化设计。最后利用概率积分法预计了极近距离煤层固体充填开采下的协同控制效果。结果表明:上下煤层充实率均为80%时可保证工广煤柱回收时地表建筑物的安全稳定。

摘要：固体发动机在低温点火条件下,药柱承受低温和压力载荷的联合作用,结构完整性受到严峻考验,极易发生故障。基于三维粘弹性有限元法,采用 MSC. Patran/ Marc 有限元软件,分析了某模拟发动机药柱在低温和低温点火升压两种载荷下的结构完整性,利用固体发动机冷增压试验系统对该型发动机进行了冷增压试验,考虑温度和压力载荷的不耦合特性,将试验结果与数值仿真结果进行了比对分析。研究表明,药柱在低温点火条件下安全系数为 2.46,结构完整性满足要求;试验结果与仿真计算结果一致性较好;相关研究方法和结论可为固体发动机设计、分析与试验提供参考。

摘要：为探究深部软岩巷道温压耦合环境下不同锚固长度锚固体受力特征及拉拔荷载传递规律,首先,基于三阶段线性函数剪切滑移模型,采用荷载传递法推导弹性阶段锚固剂-围岩界面剪应力和锚杆轴力分布公式;然后,分析不同锚固条件下的锚固段弹性阶段锚固剂-围岩界面剪应力和锚杆轴力分布特征,由锚固体拉拔试验得到拉拔荷载传递规律和锚固体破裂特征,并对锚固体极限拉拔荷载进行多元线性回归分析,得到温度、侧压系数、锚固长度、围岩抗压强度与锚固体极限拉拔荷载的关系;最后,利用FLAC3D数值模拟软件验证拉拔荷载传递规律。研究结果表明:在弹性拉拔阶段,沿锚固方向,锚固段锚杆轴力呈近似线性递减分布,锚固剂-围岩界面剪应力呈下凹型递减分布;在传递过程中拉拔荷载不断衰减,锚杆自由段拉拔荷载衰减速率较小,传递至锚固段时,荷载衰减速率增大;当锚固长度较短时,锚固段内锚杆轴向应力的衰减速率逐渐增大,随着锚固长度增加,由外向内锚杆轴向应力衰减速率呈先快后慢变化趋势;锚固体的极限拉拔荷载与锚固长度、围岩强度、侧压系数呈正相关,与温度呈负相关,并得到极限拉拔荷载多元线性回归方程。研究结果可为深部软岩巷道锚杆支护设计提供参考。

摘要：中央空调系统集成化程度高,故障在相互关联的功能和结构中传播,但是设计阶段的功能和结构的关系模糊,故障传播对可维修性设计的影响难以评估。为了定量评价故障传播对中央空调系统可维修性设计的影响,在功能设计和结构设计的映射过程中加入了原理域,建立“功能-原理-结构”(Function-principle-structure,FPS)多域矩阵,使用模糊综合评价量化矩阵中的影响关系,建立故障传播风险评估模型,通过变更传播管理(Change propagation management,CPM)算法评估故障传播的综合风险。通过比较相同的故障在不同设计方案中传播的综合风险,帮助设计师选择可维修性较高的设计。

摘要：粘接界面应力状态是固体火箭发动机三维结构完整性分析的关键。首先在内聚参数松弛效应的基础上,建立了粘弹性PPR内聚力模型,构建了三维八节点内聚单元,推导了全局坐标系下单元变换矩阵,并进行了单元分离位移场的计算,结合八节点六面体等参单元,形成了单元内力矢量以及单元刚度阵。之后,以固化降温和点火增压两种典型工况为例,对发动机开展上述三维有限元分析。仿真结果表明,固化降温和点火增压两过程结束时,粘接界面上最大的切向内聚力分别为0.03 MPa和0.11 MPa,最大的法向内聚力分别为0.065 MPa和-0.348 MPa,均小于某发动机粘接界面的内聚强度。论文提出的基于三维八节点内聚单元的分析方法和研究结论可以为发动机粘接界面三维结构分析提供有利参考。