摘要：为了研制长焦距大视场离轴三反空间光学系统,描述了自由曲面光学数理模型,设计了基于自由曲面的离轴三反光学系统。针对焦距为4 500mm,成像视场角为11°,系统总长与焦距的比值为1/3的光学系统,对比分析了传统离轴三反光学系统和次镜为自由曲面的离轴三反光学系统的关键性能。在提出的光学系统中次镜采用自由曲面设计,提升了光学系统的像差平衡能力;最终选用相对孔径为1/9.5的设计方案,使光学系统全视场平均波像差优于0.030λ(λ=632.8nm),平均传递函数优于0.434(71.4lp/mm),接近衍射极限;在同等条件下系统设计传递函数比传统离轴三反系统提高5%以上。优化设计后光学系统自由曲面次镜与理论球面偏差为1.1λ,采用定制的标准球面镜结合基于数字样板的非零位检测方法可完成面形实时高精度检测,解决了大口径凸自由曲面检测的难题。结果表明,采用基于自由曲面次镜的空间光学系统,具有体积小、技术可实现性强、波像差和传递函数等关键性能优越等优点。

摘要：提出了基于操作条件反射的仿生自主学习方法,设计了操作条件反射自动机(OCM)的认知模型.与原来的学习自动机相比,该模型增加了状态取向单元,利用'反应-强化'的学习机理,来模拟自然界生物的'随机应变性'.设计了OCM的递归学习算法,用于模拟生物的操作条件反射机制,使其具有仿生的自组织功能,包括自学习和自适应功能.通过模拟Skinner鸽子实验和倒立摆平衡控制实验,验证了该模型具有一定的仿生自主学习能力,可用于描述、模拟和设计各种自组织系统.

摘要：针对航班延误预警缺乏软件支撑的现状,分析关键飞行资源对航班波及延误的影响并建立波及延误模型,设计并实现航班延误预警Web服务的接口与算法,并利用前端系统调用Web服务给出仿真计算实例。实验表明,该Web服务为航班延误预警提供了有效的定量分析工具。

摘要：在基变量选择方差理论分析的基础上,提出一种自适应差分进化算法(ADE).ADE算法通过设计自适应收敛因子构建自调整的权重质心变异策略,同时在交叉策略中引入发射、收缩两种单纯形操作算子,保证算法全局搜索能力的同时,能有效提高算法后期的局部增强能力.30个优化问题的数值研究结果表明ADE算法具有比DE、DERL以及DERB三种算法更快的收敛速度和可靠性,尤其适合于高维多模优化问题的求解.

摘要：针对两轮直立式机器人的运动平衡控制问题,结合OCPA仿生学习系统,基于模糊基函数,设计了一种鲁棒仿生学习控制方案.它不需要动力学系统的先验知识,也不需要离线的学习阶段.鲁棒仿生学习控制器主要包括仿生学习单元、增益控制单元和鲁棒自适应单元3部分.仿生学习单元由模糊基函数网络(FBFN)实现,FBFN不仅执行操作行为产生功能,逼近动力学系统的非线性部分,同时也执行操作行为评价功能,并利用性能测量机制提供的误差测量信号,产生取向值信息,对操作行为产生网络进行调整.增益控制单元的作用是确保系统的稳定性和性能,鲁棒自适应单元的作用是消除FBFN的逼近误差及外部干扰.此外,由于FBFN的参数是基于李亚普诺夫稳定性理论在线调整的,因此进一步确保了系统的稳定性和学习的快速性.理论上证明了鲁棒仿生学习控制器的稳定性,仿真实验结果验证了其可行性和有效性.

摘要：为了实现微量液体的快速均匀混合,设计了一种PDMS双层结构的新型微混合器。研究了混合器的制作方法以及几何尺寸和Re数对混合的影响。依据Fick第一定律介绍了主辅通道型微混合器的设计原理;采用有限元方法对不同几何尺寸及Re数下混合器中液体的速度流场及浓度场进行了数值模拟;数值分析显示,随着主辅通道出口宽度比的减小,通道长度的增加和雷诺数的减小,混合器的混合率增加。最后,依据仿真结果制作了主辅通道深度比为0.71,出口宽度比为1,通道长度为9mm的微混合器并进行了去离子水和红墨水的混合实验。实验结果表明:当Re<5时,设计的混合器能实现液体的快速混合,并且混合率随着Re的减小而增大,基本满足低Re数下微量液体快速均匀混合的要求。

摘要：设计了一种Au/VO_2周期性方形孔洞阵列结构的红外吸收器,利用时域有限差分法研究了吸收器的结构参数对吸收光谱的影响,优选出VO_2和Au膜层厚度分别为140 nm和80 nm,孔洞边长和阵列周期分别为1.1μm和1.2μm时,吸收可调控特性最为明显,在2.3μm处其高低温的吸收率差值可达80.3%.理论模拟计算了光以不同偏振、入射角入射时的吸收,结果表明,正入射时吸收器是偏振无关的;斜入射时吸收器具有广角吸收的特点,与TM偏振相比TE偏振下吸收器具有更强的角度依赖性.低温时吸收器中的电磁场呈高度局域化分布,表现为强的吸收;而高温时吸收器中的电磁场分布在吸收器表面,吸收被抑制.所设计的吸收器吸收效率高,吸收强度可以调控,可应用于新型可调控智能光电器件.

摘要：为解决常规地面车辆及传统车轮在沙地、滩涂等松软地域行驶或作业时存在通过性差、效率低、能耗大甚至无法行驶的问题,自主创新设计出四驱可变直径轮轻型全地形探测车,车轮具有可张开成为弹性步行轮和合拢成为刚性圆车轮2种工作轮态.基于贝克模型的经典地面力学理论,分别建立了可变直径轮张开轮及合拢轮态时与3种典型松软沙土交互作用关系的力学简化模型,计算并对比分析了可变直径轮两种工作轮态的挂钩牵引力和驱动力矩、牵引效率等随滑转率的变化关系及车轮接近角与沉陷量关系.结果表明车轮的挂钩牵引力、驱动力矩和牵引效率等均受到车轮滑转率及软土特性参数的制约,在松软路面上可变直径轮张开步行轮比合拢圆轮能产生更大的挂钩牵引力、驱动力矩、牵引效率和更小的沉陷量,更有利于提高车轮的软土牵引通过性.分析结果可作为后续实验研究对比的参考.

摘要：尝试采用脉冲电晕放电作为离子迁移谱仪中的放射性离子源以简化离子迁移谱仪结构。研究了脉冲电晕放电的特性,测量了单次脉冲电晕放电产生的正离子数,以及正离子数与高压脉冲的关系,正离子数与电极间距的关系以及在不同针尖曲率半径下,正离子数随高压脉冲的变化。确定脉冲电晕放电离子源的各电极参数后,设计了脉冲电晕放电离子源及相应的离子迁移谱仪主体结构。最后,利用自行设计的离子迁移谱仪,探测了空气中反应物离子H+(H2O)n的迁移谱。结果显示:离子迁移谱的峰值对应时间为47.5ms,峰值半高宽为7.5ms,由此算出离子迁移谱仪的谱分辨率为6.33。实验验证了脉冲电晕放电作为离子迁移谱仪离子源的可行性。由于脉冲电晕放电结构极易采用微机电系统(MEMS)技术实现,其对应的迁移管和传统迁移管相比去除了离子门,简化了离子迁移谱仪的结构。

摘要：在分析驾驶舱内环境特性的基础上,综合考虑了驾驶舱内环境中的设计因素,运用层次分析法建立了基于灰色理论的飞机驾驶舱内环境设计综合评价模型。该模型通过以定量分析为主、定性分析和定量分析相结合的方法,克服了评价的主观性和随意性,实现了对飞机驾驶舱内环境设计的全面、科学和合理的评价。最后,设计并编制了飞机驾驶舱内环境设计评价软件,解决了评价过程中大量的人工数学计算问题。