摘要：针对复杂海洋环境下自主无人航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)编队协同控制问题,提出一种自适应量测-通信联合框架下基于鲁棒模型预测的编队控制策略.所提出方法能够避免基于水声广播的显式通信交互方式在水下复杂条件下的延迟和丢包等不利因素.首先,提出一种自适应量测-通信联合框架,利用非显式通信实现编队内部状态的观测,并引入自适应卡尔曼滤波对量测-通信链路中存在的外部扰动进行补偿;然后,在该框架下,设计辅助控制律并将其引入分布式鲁棒模型预测控制器,实现多条件约束下的AUV编队跟踪控制,并通过Hamilton函数和终端约束等理论验证编队控制器的稳定性;最后,通过对5艘AUV组成的编队在不同情景下的仿真结果进行对比分析,验证所提出方法的有效性.

摘要：海洋环境复杂多变,为提升欠驱动无人船(underactuated marine vehicle,UMV)的自主航行与故障应对能力,提出基于有限时间正切漂角视线制导的指令滤波路径跟踪控制策略.在包括内部动力学未知、时变大漂角和执行器故障的复杂情况下,该策略可使UMV在有限时间内遵循所需的路径.首先,构建有限时间漂角观测器,用于快速精准地估计时变大漂角;随后,引入有限时间正切漂角视线制导律,不仅能提升制导性能,还能有效避免因非光滑制导指令产生高频震荡导致UMV失稳;此外,通过采用有限时间指令滤波控制技术降低计算负担,并提出滤波补偿方案减少滤波误差;最后,基于径向基函数神经网络和有限时间理论,设计自适应有限时间容错路径跟踪控制器,使得UMV的纵向速度和艏向角跟踪误差在有限时间内能够收敛到原点附近的小邻域.仿真实验验证了所提出方案的有效性和优越性.

摘要：为了评估多爆炸成型弹丸设计参数对智能雷毁伤目标效能的影响,利用有限元软件模拟了多爆炸成型弹丸的形成过程.在建立了智能雷多爆炸成型弹丸战斗部辐射毁伤模型的基础上,运用计算机进行数值仿真,分析了在多爆炸成型弹丸设计参数影响下智能雷对坦克目标的毁伤概率.结果表明,进行战斗部设计时需要优化处理多爆炸成型弹丸的设计参数,才能提高智能雷毁伤概率.

摘要：针对多管火箭炮发射系统基座的轻量化问题,基于拓扑优化理论及基座的设计要求,建立了基座优化的有限元模型.通过引入惩罚因子和最小成员尺寸避免了优化时数值不稳定的问题,得到了基座的拓扑优化设计结构.进行了刚强度校核和动力学响应分析.结果表明,刚强度满足设计要求,优化后的比刚度裕度得到了提高,质量减小了23%;经分析,优化后的基座对整炮性能响应的影响基本可以忽略.该优化设计方法可为多管火箭炮其他部件的轻量化设计提供参考.

摘要：随着集成电路及计算机技术的发展,嵌入式系统设计变得越来越复杂.复杂的嵌入式系统设计,通常采用验证的手段检验系统设计的正确性,硬件验证通常是在硬件设计描述的基础上建立用于模拟硬件功能的硬件模拟器;软件验证常用的方法是建立处理器功能模型(指令集模拟器ISS),逐条解释嵌入式软件在目标机器上的执行过程,产生模拟输出,驱动外围电路(即硬件设计).指令集模拟器从底层时序关系模拟嵌入式软件在目标CPU上运行过程.对于复杂嵌入式系统设计,ISS模拟速度通常成为协同模拟瓶颈.基于RTOS的嵌入式软件快速验证方法可以有效地提高软件模拟速度,扩展RTOS功能,适应协同模拟需要,建立硬件模拟驱动,实现软件和硬件模拟器通信连接和协同模拟同步控制.基于RTOS的嵌入式软件验证方法以编译代码模型为基础,从系统行为级验证嵌入式软件功能,验证速度快.在实际应用中。该方法和ISS验证相结合,能够实现更有效、更快速的嵌入式系统协同验证.最后以几个典型硬件设计为基础,编写相应的控制软件,进行软硬件协同验证实验,实验结果数据说明该验证方法实用、有效、快速.

摘要：超声波电机是通过逆压电效应产生高频振动并通过摩擦实现驱动的电机,其定转子摩擦接触面的高频、微幅的行波振动有其特殊性,跟以往的摩擦接触显著不同,并对电机的换能效率、电机寿命和摩擦材料的选择等都有影响.本文建立了超声波电机定转子接触面摩擦系数测量装置,通过试验比较了摩擦接触面在常规、定子驻波振动以及行波振动下的动态摩擦系数,分析了定子相对转速(速度)、预紧力以及温度对定转子接触面摩擦系数的影响.根据摩擦二项式和电机定转子表面弹塑性接触状态对摩擦系数与预紧力等的对应关系进行了说明,分析了驻波振动和行波振动的超声减摩效果以及温度对摩擦系数的影响,确定了适合行波型超声波电机的摩擦系数计算模型.超声波电机的驱动摩擦特性是1项基础性工作,有助于行波形超声波电机设计、建模和驱动控制等.

摘要：针对直驱式电液伺服转叶舵机转动惯量大、时变不确定、水动力负载复杂的特点,提出了一种带有负载力矩观测补偿器的定量反馈理论鲁棒控制器的设计方案。在不考虑负载波动的前提下,解决了直驱式电液伺服转叶舵机由于系统的不确定性和存在干扰而不能准确控制的问题,有效降低了控制器设计的难度。同时,引入负载力矩动态观测补偿方法,对负载力矩进行动态实时补偿,有效提高了控制器的刚度和响应速度。试验结果表明:该控制器能有效地提高直驱式电液伺服转叶舵机的控制精度和稳态误差,具有良好的动态性能和鲁棒性。

摘要：针对标准协同优化算法求解复杂系统工程问题的缺陷,提出了一种改进的协同优化算法,并将其应用于油船总体概念设计阶段。改进协同优化算法将系统级一致性约束最优化问题通过罚函数方法转化为一个无约束优化问题。同时,给出了两种不同的基于差异信息的动态可调罚系数,以保证在优化初期,系统级设计变量与学科级共享变量相差较大时,惩罚力度也大,促使一致性差异在总目标函数中占主导地位,则一致性差异将迅速下降。随着优化的进行,罚系数变小,惩罚力度减轻,目标函数的收敛加快。通过对MDO测试函数算例与标准协同优化和其他典型的改进协同算法的比较,验证了该方法在优化结果的可靠性和稳定性等方面有优势。最后,应用改进的协同优化算法求解以油船造价为系统级目标协同浮性与稳性、快速性等4个子学科的多学科优化问题以体现其工程实用性。

摘要：为提高小口径榴弹设计性能,缩短设计周期,建立了包括结构、内弹道、外弹道、杀伤威力以及武器后坐力5个分析计算模型的集成优化设计模型.应用模拟退火算法,分别以最大杀伤面积、最短弹丸飞行时间以及杀伤威力与武器后坐力综合性能为目标对榴弹进行了集成优化设计.与原设计相比,杀伤威力提高39%,弹丸飞行时间缩短5%,杀伤威力提高38%,后坐力降低44%.得到了榴弹各目标性能最优时的结构参数、装药参数、射击条件及单兵武器缓冲器参数.该研究为小口径榴弹的设计提供了一种新方法.

摘要：【目的】解决炸药设计过程中配方设计原则知识、组分关联知识及制备工艺知识难以便捷地获取和使用的问题。【应用背景】将炸药配方设计过程中存储分散、类型复杂的知识进行有效的组织,并为研究人员提供面向设计流程的可视分析方法,能够帮助研究人员对领域知识的理解、使用和提取,进一步提高配方设计效率。【方法】聚焦高聚物黏结炸药配方,利用自然语言处理技术对配方设计知识进行知识图谱构建。在此基础上,针对不同主题的知识图谱设计可视分析方法使炸药配方辅助设计知识得以快速使用。【结果】炸药配方设计知识图谱实现了单质、混合炸药的属性、性能、实验数据以及计算公式、分子结构、设计原则、工艺方法等结构化和非结构化知识的关联表示。基于高聚物黏结炸药配方设计数据进行实证分析,结果表明研究人员可在较短的时间内获取到所需的配方设计知识。【结论】所提方法为炸药配方设计中知识的便捷获取与使用提供了新的手段,为炸药配方设计的研究人员提供了直观、易用的辅助工具。