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：针对2.5D针刺C/SiC复合材料的失效破坏进行了试验和仿真计算研究。开展了室温、500℃、1000℃无氧环境下0°层、网胎层材料的拉伸、压缩破坏试验以及2.5D针刺C/SiC复合材料的拉伸、压缩和弯曲破坏试验,并利用电子显微镜对试验件断口进行观察,分析了2.5D针刺C/SiC复合材料在不同温度下的损伤模式和失效机理。基于试验数据与观察结果,建立了通过单一铺层性能参数获取宏观针刺元件力学性能的方法,并依据多尺度理论和渐进损伤方法,借助Abaqus子程序二次开发进行了针刺C/SiC复合材料强度仿真分析。仿真预测的应力分布、失效模式与试验结果吻合较好,采用最大应变准则的强度预测精度可达94.7%,验证了分析方法在室温与高温环境下的准确性。

摘要：为了准确感知探针接触,降低探针损坏更换频率,设计并制作了一种基于压电效应的力感知探针。利用有限元软件优化设计压电厚膜感知层的结构尺寸,并基于电流体喷印工艺完成曲面共形压电厚膜的制备。搭建力感知探针标定系统,分析推导出灵敏度公式,并计算不同接触速度下的接触力。测得在0.2 mm/s的接触速度下,力感知探针的灵敏度达到744.203 pC/N,非线性误差为4.26%。实验结果表明,该力感知探针具有占用空间小、结构简单和灵敏度高的特点,在防止探针接触变形、感知接触力等方面有广阔的应用前景。

摘要：研究多学科耦合作用下的结构快速设计优化技术,提出将多学科设计方法应用于柴油机结构设计,实现了柴油机运动机构综合性能优化。建立曲轴-连杆-活塞结构三维参数化模型,以结构轻量化为设计目标,结构静强度、振动性能和热性能等为约束,基于多学科协同优化设计思想建立设计优化模型,完成了柴油机运动机构的多学科性能综合优化并取得了良好的优化结果。

摘要：阻尼系数的确定对于隔振设计非常重要。针对大阻尼黏性流体微振动隔振器,提出一种确定三参数模型阻尼系数的机械阻抗等效理论与测试方法,将三参数模型简化为等效的便于试验测试的两参数隔振模型。将由自行设计的试验系统测量得到的阻尼系数和刚度系数输入到ADAMS仿真模型中,得到等效阻尼系数,并与直接采用迟滞环法得到的隔振器的等效阻尼系数进行对比分析。研究结果显示,两种方法得到的结果具有良好的一致性,证明了本文方法的可行性和可用性。本文方法还可得到以往传统方法难以得到的动态阻尼系数随频率的变化规律,对于隔振设计具有重要的参考价值。由于提出简化的等效模型,使得隔振器阻尼系数的测试更加快捷方便,本方法可推广应用于具有更多参数的隔振器阻尼系数的测量。

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。

摘要：超声速/高超声速飞行器气动力快速估算是飞行器初步设计阶段性能评估及设计优化的关键技术之一,气动力快速估算要求达到计算精度和计算速度的平衡。基于机理性的理论和工程模型建立了超声速/高超声速飞行器气动力快速估算平台。使用流线追踪方法和面元法来计算飞行器表面任意点的流动速度矢量,并调用算法数据库计算飞行器所承受的压力和摩擦力。结果表明,快速估算平台和CFD以及实验数据有较好的吻合性,基于流线的计算方法有很好的迎角适应性,算法模型符合快速估算的要求。相比于CFD,快速估算平台有更快的计算速度;相比于实验,快速估算平台有更大的适用范围。通过简单的飞行动力学仿真,验证了快速估算平台和弹道计算平台的协同仿真能力。

摘要：基于相干干扰抑制的时域恒定束宽波束形成,通过对恒定束宽波束的干扰方位上设计零陷,在时域上实现了宽带信号的高精度获取和固定方向的相干干扰抑制。时域波束形成的分步设计法分为波束优化的权值设计和FIR滤波器的系数设计两个步骤。由于分步设计法无法获得全局最优,所以得到的时域波束旁瓣和零陷的性能有所下降。本文针对分步设计法的缺陷,提出了一种基于全局设计的改进方法。该方法将波束优化的权值设计与滤波器的系数设计进行联合求解,提高了时域波束的设计精度,有利于弱信号的检测和参数估计。通过计算机仿真和水池试验验证了该方法的有效性。

摘要：阻尼系数和刚度系数是隔振设计中分析隔振器性能的重要参数,其测试技术是确定相应数值的有效途径。针对大阻尼粘性流体微振动隔振器,提出一种测试多参数模型阻尼系数和刚度系数的简化测试方法。应用机械阻抗等效将多参数模型简化为便于测试的两参数模型,通过自行设计相应的试验测试平台,对等效参数及隔振器各组件刚度系数进行测试。将数据处理所得振动模型数据输入到Simulink仿真模型中,得到隔振器整体等效阻尼系数和等效刚度系数,并与试验直接采用迟滞环法得到的对应参数进行比较,二者相对误差均在5%以内,有效地证明了本方法的可行性与可用性。本方法突出的优点为它还可以得到阻尼系数和刚度系数随频率的变化规律,对于隔振设计具有重要的参考价值。