摘要：升力式飞行器具有飞行空域宽、速度变化范围大、机动性强等特点,是近年来国内外的研究热点。本文针对升力式飞行器模型大不确定及外界干扰强带来的控制难题,提出了一种基于干扰观测器的改进离散滑模变结构控制方法。首先,建立了俯仰通道的离散控制模型。其次,设计了一种基于干扰估计的改进离散滑模变结构控制律,并证明了其稳定性。再次,分析了参数选择对控制系统的影响,验证了控制律的有效性。最后,与传统的离散滑模变结构控制方法进行了比较。仿真结果表明,与传统的离散滑模控制方法相比,本文提出的控制律控制精度更高、鲁棒性更强、滑模面收敛速度更快及抖振更小,可有效提高升力式飞行器的飞行品质,实现复杂任务的稳定控制。

摘要：针对月球表面先验图像信息获取困难的问题,提出一种基于对抗神经网络的月表先验图像数据增强方法。在获取少量月表图像及障碍背景分割图的基础上,构建基于对抗神经网络的月表图像数据增强架构,利用新的障碍背景分割图匹配生成月表图像,扩充月表先验图像数据,可用于月球探测中障碍检测算法设计验证。仿真结果证明了所提方法生成的月表图像接近真实拍摄图像,且通过数据增强图像数据,使障碍检测结果获得明显提升,证明了方法的有效性。

摘要：为提高高比转速离心泵的性能和解决多参数优化难的问题,提出一种基于变量降维和智能算法的优化设计方法。变量降维过程基于Pearson相关性分析方法,研究叶轮的18个设计变量对泵水力性能的影响,并选择其中8个具有高影响因子的变量作为最终的优化变量。优化过程基于拉丁超立方抽样方法生成160组设计样本,以最大化设计工况效率作为目标,利用人工神经网络和遗传算法对优化问题进行求解。优化结果经CFD验证:模型泵在设计工况点效率提高了3.02%,高效运行区得到了拓宽;相比于原始叶轮,优化后叶轮内湍动能分布得到了改善,不稳定流动结构减少。该方法对高比转速离心泵的设计具有良好的借鉴意义。

摘要：本文从离心泵空化水动力学实验测量、离心泵空化水动力学数值模拟、离心泵空化流动的声响应特性、离心泵流动诱导噪声激励机制以及离心泵空化诱导噪声抑制五个方面对离心泵空化诱导噪声研究现状和存在的问题进行总结与技术展望,认为:离心泵空化涡动-声响应之间的关系仍存在许多不明之处,且缺乏对非定常空化流动中两种尺度现象的综合分析;空化数值模拟未充分考虑离心泵内部流动的旋转、瞬态和非线性等特点,需要在实验的基础上对现有空化模型和LES湍流模式进行修正;离心泵流场、结构场、声场之间的能量转换机制仍未明晰,多场同步测量技术在离心泵空化研究方面的应用仍有待拓展,空化噪声测试的干扰因素较多,基于EMD方法的声信号去噪处理技术在非平稳和非线性的空化噪声研究中潜力巨大;流-固-声耦合作用的声边界条件法能够对空化噪声进行准确的预测;仿生设计、超空化泵和碟片式圆盘泵的开发是抑制离心泵空化、降低系统空化噪声的研究前沿。

摘要：导管架式海上升压站的瞬态响应分析依赖时域积分法,初始条件引起的瞬态响应中阶次较高的振动成分,必须取足够小的计算时间步长才能得到较准确的结果。针对海上升压站的瞬态响应分析,提出一种基于Laplace变换的频域计算方法。该方法通过振动系统的特征值分析得到传递函数的极点和零点,进而计算传递函数的极值和留数,同时将初始条件考虑到瞬态响应的极值和留数中,经Laplace逆变换得到时域瞬态响应。分别采用四自由度系统和导管架式海上升压站数值模型对此方法进行验证,并与Newmark⁃β法进行对比,结果表明该方法计算的瞬态响应与Newmark⁃β法计算结果吻合较好,并能够避免Newmark⁃β法由于时间步长较大引起的误差,说明了该方法的正确性。

摘要：针对采用微小推力进行轨道机动的小卫星,考虑复杂摄动力的基础设计了一种高精度轨道外推和推力在轨标定算法。首先,建立了考虑地球复杂摄动力和微小推力的小卫星轨道动力学模型;然后基于动力学模型,利用变步长龙格库塔算法,设计了对微小推力小卫星进行高精度轨道外推的方法。随后通过无迹卡尔曼滤波器(UKF),设计在轨标定算法,对存在误差的微小推力实时标定进行了研究。最后,根据轨道外推仿真验证结果和STK软件结果进行对比,验证了轨道递推方法的有效性和精确性,通过推力标定的仿真结果,验证了推力在轨标定算法的精确性和可行性。

摘要：在实际情况下,月面任务的规模和地形随着所选区域或工况而有所不同,因此需要一种更灵活和高效的算法做路径规划任务。为满足月球空间大规模、复杂地形的需求,本文针对月面机器人设计了一种混合尺度蚁群规划方法。该算法将实际的月面图像网格化处理成栅格图,并对其进行路径规划算法建模,由此模拟真实月面任务的路径规划。利用混合尺度的方法优化经典的蚁群规划算法用以适应不同的任务。此外,还采用路径平滑方法减小了路径中转向角度。最后通过几种典型场景验证了优化算法的效率和可行性。

摘要：由于外部运行条件频繁变化,混流泵常于非设计工况运行,导致其运行效率偏低。针对混流泵开展多工况优化以扩大其高效区范围具有重要意义。采用环量法,以轮毂及轮缘处流线方向环量的偏导数(载荷)、叶轮出口处翼展方向环量控制参数以及叶片尾缘倾角为设计参数,以设计点扬程为约束条件,以0.8、1.2倍设计点处效率为优化目标,结合实验设计、近似模型和优化算法对一导叶式混流泵叶轮进行变环量优化与分析。研究结果表明:变环量设计在混流泵叶轮的多工况优化中是有效的;轮毂处流线方向前加载,轮缘处流线方向后加载,叶轮出口处环量从轮毂到轮缘递增分布均有利于混流泵性能的提升;优化后混流泵模型在0.8、1.0、1.2倍设计流量处泵段效率分别为81.11%、88.38%和80.56%,在设计流量处扬程为12.33 m,相比于原始模型,效率分别提升0.63、3.18、6.72个百分点,而扬程变化小于2%。因此,所提出的基于变环量设计的混流泵叶轮多工况优化方法是有效的,可以为同类型叶轮机械的设计优化提供参考。

摘要：为了兼顾离心压气机具有高压比的同时可以拥有更宽的稳定工作裕度,以匹配楔形扩压器的高压比离心压气机为研究对象,提出一种新的扩压器轴向滑移变几何设计方案。利用经过校核的数值模拟方法开展了扩压器叶片安装角和扩压器叶片前缘轴向滑移尺寸的参数化研究,详细讨论了叶片扩压器的变角度方案和轴向滑移剪切方案对离心压气机气动性能、稳定裕度的影响规律。研究结果表明,在扩压器叶片初始设计阶段通过增大扩压器叶片安装角使压气机在小流量工况范围内运行,再通过轴向滑移式变几何扩压器机构改变叶轮与扩压器间的转静间隙,有效地将堵塞流量增大2.9%,失速流量减小7%,拓宽了离心压气机稳定运行流量范围。

摘要：为进一步提升混流泵优化效果,并探究几何参数和载荷参数与导叶式混流泵能量特性间的响应关系,该研究结合正交试验与数值模拟,对比转速为511的导叶式混流泵叶轮开展参数优化研究。在试验验证数值模拟准确性的基础上,采用反问题设计方法,以0.85Qdes和1.15Qdes(Qdes为设计流量)处泵段水力效率为优化目标,以1.0Qdes处泵段扬程为约束条件,耦合轴面投影几何参数与流线方向载荷参数进行混流泵参数设计。研究结果表明:几何参数Lh和LS(前缘与轮毂及轮缘交点的X轴坐标)与载荷参数Kh、LEs、NCs和Ks(轮毂处中间直线斜率、轮缘处前缘载荷、轮缘处第一加载点横坐标和轮缘处中间直线段斜率)均对混流泵能量特性具有较大影响,在优化设计中均应被重点考虑;与原始模型相比,优化模型在叶轮出口附近具有更加合理的流场分布,可有效减少叶轮下游部件水力损失,其在0.85Qdes和1.15Qdes处的泵段效率分别提升了0.90和2.25个百分点。研究方法可为涡轮机械的参数化优化节约计算资源、最大化优化效果提供参考。