摘要：为了提高现有助力外骨骼人机协同性,基于人体运动步态试验数据采集,建立人体下肢逆运动学、逆动力学模型,分析了髋关节行走时的角度、力矩、动势能等参数;根据相关参数分析,进行储能元件选型和设计,提出了一种储能元件为变刚度弹簧的无动力髋关节助力外骨骼;利用Adams开展了人机耦合模拟试验,验证了所设计外骨骼的人机协同性。模拟结果表明,所设计的无动力髋关节助力外骨骼具有较好的人机协同性。之后,进行外骨骼实物加工,开展了外骨骼穿戴试验。试验结果表明,穿戴外骨骼后,髋关节力矩在步态周期内平均减少5.6%,做功平均减少6.25%。以此证明,无动力髋关节助力外骨骼对人体行走有积极的助力效果。

摘要：针对运动观测阵列状态误差与接收频率抖动同时影响下的非圆信号无源跟踪问题,提出了一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)+双向长短时记忆网络(Bi-directional Long Short-Term Memory,BiL⁃STM)的直接跟踪算法.该算法首先利用多运动观测阵列信号各频带间的相关性与辐射源信号的非圆特性,建立模型误差影响下的扩展多站观测矢量;接着利用多个观测时隙内扩展多站观测矢量的信号子空间构造空时特征输入序列;然后设计基于CNN与BiLSTM混合神经网络的直接跟踪模型,通过训练实现对非圆目标的轨迹矢量直接估计.本文算法是从原始数据信号子空间中估计轨迹矢量的直接跟踪模式,相比传统“观测参数估计+滤波轨迹跟踪”的两步估计模式,具有更高的估计精度.由于本文算法在神经网络训练过程中学习到模型误差的信息,因此能够实现对多种误差的校正.仿真结果表明,本文算法较传统两步跟踪算法与现有直接跟踪算法均具有更高的轨迹估计精度,能够明显提升模型误差影响下多站协同跟踪的鲁棒性.

摘要：面向海上跨域协同中多无人水下航行器(UUV)协同探测水面目标需求,针对现有纯方位目标跟踪算法所面临的滤波器初始化困难和水声数据传输丢包问题,提出了一种基于边界约束粒子滤波的多UUV协同纯方位目标跟踪算法。首先提出了主从式协同探测模型,利用跟随者向领航者上报状态估计结果进行数据融合。其次,基于UUV传感器和目标的先验信息设计了初始阶段可靠粒子生成方法和更新阶段的指标函数粒子权重优化方法。最后提出了基于灰色预测的分布式融合算法,得到目标预测结果。仿真实验将所提算法和其他常见算法进行对比,在通信丢包以及噪声干扰情况下验证了算法的有效性和可行性。

摘要：针对在近海环境下,利用“以机代人”进行自主特种作业的实际需求,设计研发模块化可重构水下机器人,并提出一种基于领航者-虚拟结构的编队策略。首先针对几种不同的典型水下作业任务,依据重构方案设计异构水下机器集群;然后根据水平面三自由度运动学和动力学方程,推导水下机器人集群的动态误差模型;针对路径已知的集群编队问题提出领航者-虚拟结构策略,其中跟随者水下机器人采用基于通信时延补偿的滑模控制器进行跟踪。结果表明,该控制策略可以快速形成队形且轨迹误差小于5%。最后应用3种已开发完成的水下机器人,在可视化仿真平台中进行实验验证,证明该异构水下机器人集群编队方法合理高效。

摘要：为了提高潜艇的战术机动性能,采用一种稳定翼与转动舵共型的尾操纵面设计,为优化潜艇操纵性能提供新方案。采用数值模拟方法,针对SUBOFF标模进行系列的约束模型试验模拟,获取其水动力系数并与实验结果进行对比,确保计算方法的有效性。在此基础上,对潜艇的尾操纵面进行改造,分别设计非共型、共型尾操纵面,模拟两种尾操纵面形式潜艇在垂直面和水平面内操舵后的机动状态。采用共翼型设计的尾操纵面潜艇的操纵性能改善明显,在15°转动舵角范围内,共型舵艇的下潜速度相对非共型艇提高了21.3%~91.9%,回转直径相对于非共型艇减小了18.5%~28.1%,回转周期缩短了18.8%~46.5%,初始转艏时间缩短了5%~13.4%。共型尾操纵面设计能大幅提升潜艇的操纵性能指标。其在力学性能方面存在足够的裕度,因此可为潜艇其它性能方面进行更加深入的优化提供空间。

摘要：为了更真实地掌握舰船破损后的稳性及姿态变化过程,弥补现有不沉性设计主要考虑平衡状态忽略中间过程存在的问题,降低舰船设计中存在的风险,对处于大破损口状态下舰船在破损初期的稳性进行了研究。通过对静水条件下瞬态破损进水的数值仿真方法研究,采用Truvof法实现了船舶破损进水过程的粘性动态模拟,并在此基础上开展了舰船模型在典型状态下瞬态破损进水的粘流数值预报。结果表明,舰船在发生瞬态进水初期所产生的瞬时横倾角远大于进水达到稳定状态时的横倾角,这将在一定程度上影响舰船的稳性。

摘要：红外瞄具减振系统对红外瞄具承受高强度冲击至关重要:减振效果的好坏直接影响武器的射击精度及可靠性。基于响应面法在Ansys Workbench中对红外瞄具及其减振系统进行参数化建模和有限元分析,模拟200 g冲击载荷下减振系统最大位移响应对结构参数的响应面曲线,进而设置减振连接装置的结构参数对最大位移响应的灵敏度:最大位移响应对结构参数的变化率。以此判断最大位移响应关于结构各参数的敏感性,并指导优化方向。优化分析板簧宽度、高度、厚度等结构参数对最大位移响应的影响规律。结果表明减振元件板簧组的宽度是最敏感的参数。优化分析结果可直接用于指导红外瞄具减振系统的结构设计。

摘要：针对调距桨动态调距的工况,以桨的敞水水动力性能计算为基础,对比分析基于多参考系的定常计算方法和基于滑移网格的非定常计算方法求解系柱工况下敞水性能的差异,并分别用滑移网格和重叠网格模拟动态调距过程桨的水动力性能。结果显示,基于滑移网格非定常计算方法得到的结果更为准确;与固定螺距角下的稳态水动力和流场相比,动态调距过程中水动力和流场随螺距角的改变有相同的变化规律,且差异较小。论文提出的动态调距计算方法可用于复杂工况动态调距的计算,为调距桨设计提供参考。

摘要：针对空间非合作目标姿态测量问题,提出一种基于卷积神经网络的非合作目标姿态视觉测量方法。该方法先设计特征提取网络并利用公开数据集进行预训练,用少量实际目标图像进行迁移学习,实现非合作目标图像高层抽象特征的自动提取;再设计基于回归模型的姿态映射网络,建立图像高层特征与三轴姿态角之间的非线性关系,实现非合作目标的姿态测量。实验验证了两类特征提取网络测量精度和参数量大小,测量精度可达0.711°(1σ),表明了"单目相机+卷积神经网络"方法的可行性。

摘要：潜艇桨盘面伴流的不均匀性是影响螺旋桨在工作时产生振动和噪声的关键因素,潜艇指挥台围壳和尾舵产生的马蹄涡是导致桨盘面伴流不均匀性的重要原因。为了抑制尾舵处形成的马蹄涡,设计了一种局部等厚度的共翼型舵,通过数值模拟研究了其对尾流场不均匀性的改善效果。结果表明,局部等厚舵可以使尾流场相比非共翼型舵不均匀度下降40%以上,并且在相同舵角下舵力显著增大;安装局部等厚舵的同时在围壳处安装消涡片可以使不均匀度下降60%以上;减小局部等厚舵的最大厚度和增大首部曲率都可以进一步改善尾流场,且舵力不受损失。局部等厚舵形式简单,对尾流场和舵力改善效果显著。