摘要：基于对金属空心球复合材料的结构分析,采用金属型重力铸造法制备金属空心球复合材料。介绍了金属空心球复合材料金属型重力铸造工艺流程,并设计了一种成本低廉、简易成型、且能多次使用的金属型模具,且对金属空心球复合材料进行了实验试制及材料验证。结果表明,采用金属型重力铸造法能够制备出孔壁结构完整且孔洞随机分布的金属空心球复合材料,能实现空心球单一设计与梯度设计;金属空心球复合材料基体与空心球壁组织较为致密,且形成了厚度为25~30μm的界面层;金属空心球复合材料的应力-应变曲线具有明显的弹性阶段、塑性平台阶段和致密化阶段,且采用空心球梯度设计的金属空心球复合材料相较于空心球单一设计的金属空心球复合材料,其基本力学性能有明显的提升。最后,与传统的闭孔泡沫铝材料进行了对比分析,金属空心球复合材料整体稳定性更高,吸能效果更强。

摘要：设计了一种燃气轮机故障识别系统,通过在控制系统内部集成专家知识,实现了对燃气轮机运行状态的实时监控和故障预测。目前,燃气轮机的故障检测主要依赖于控制系统的报警以及维护人员的经验和事后分析,这种方法的维护效率存在局限性。为了提高效率,研究提出了一种新的方法,该方法从明确故障识别目标出发,利用数据可视化工具,通过分析不同工况下的历史运行数据,构建参数历史数据集,基于分析结果,训练故障预警模型,依据制定的故障判断与溯源规则,在线部署到控制系统中。经过燃气轮机仿真验证,显示出良好的时效性和准确性,表明其具有在实际生产环境中应用的潜力。

摘要：针对水下机器人集群通信平台在实际运用中存在多普勒效应、易受水质和障碍物等影响产生误码的问题,提出一种基于弱电鱼感知机理的水下仿生电场通信系统。该系统根据仿生电流场通信原理,通过两对发射接收电极传递信号,设计了一套基于幅移键控原理的现场可编程门阵列(FPGA)数模混合电路。首先,为实现平台低功耗及小型化,模拟电路通过合理选型并进行画板制版,具体的发射电路包含幅移键控调制电路以及半桥驱动放大电路,采用低零漂高精度仪表运放提取接受电极两端电势差;其次,为了提高水下机器人集群通信距离实时变化时通信系统的稳定性,通过FPGA增益控制数字电路控制可编程放大器实现自适应倍数放大;然后,采用FPGA模数转换数字驱动电路驱动模数转换芯片将模拟信号转换为数字信号;最后,通过整流滤波数字电路整流后设计幅移键控非相干解调数字电路输出二进制数据流后由串口电路传输至树莓派中进行数据处理。仿真分析了不同尺寸不同形状障碍物对水下电场通信影响,并进行水下通信实验,结果表明:在淡水中电导率为4.87×10^(-4)S/cm条件下,所提出的水下电场通信系统可实现通信距离为2.4 m时误码率为0,且水下电场通信收发电极平行时,通信性能最佳。

摘要：粗晶环是铝合金挤压型材内常见的组织结构,降低了组织与性能的均匀性。本文设计了一系列阶梯式热处理工艺,利用不同温度阶段的回复作用消除变形过程累积的畸变能,控制固溶后超高强Al-Zn-Mg-Cu合金挤压型材内粗晶环的尺寸。结果表明:经(250℃,24 h)、(300℃,24 h)、(350℃,24 h)、(400℃,24 h)热处理后,粗晶环平均宽度降至未经处理的1/10~1/7,同时沿厚度方向拉伸性能均匀性显著提高。本研究为优化超高强Al-Zn-Mg-Cu合金型材的组织与性能提供了可参考办法。

摘要：针对目标通过机动进入无人机雷达探测盲区、导致雷达跟踪不稳定的问题,提出一种无人机编队协同航路规划方法。首先,根据雷达多普勒速度盲区、雷达探测视角、距离边界区等建立协同航路规划约束条件;然后,以机动目标稳健跟踪为目的建立优化目标函数,并结合约束条件构建协同航路优化模型;最后,设计了一种自适应原始-对偶迭代算法,对建立的航路优化模型进行快速求解,得到无人机飞行实时航路。对比仿真结果表明:所提方法能够实现无人机编队协同航路快速规划,达到对机动目标持续稳定跟踪的目的;与传统的高斯伪谱法和模型预测控制算法相比,所提方法求解速度提升了10%,算法复杂度相对较低;所提方法求解的无人机航路平滑性较好,可减少无人机飞行油耗,便于长时留空探测。

摘要：针对日益增长的卫星对地观测需求,提出了一种双层卫星星座设计方案.首先,分析了我国目前对地观测卫星的覆盖性能,以时间分辨率和空间分辨率作为对地观测星座的评价指标;然后,通过优化卫星轨道高度,得到满足任务要求的最优轨道;最后,通过设置轨道相位使得整个星座构成全连通链路,单个地面站与卫星相连便可以与整个星座相连,从而摆脱了对中继卫星的依赖.该方案充分结合了中轨星座时间分辨率高、低轨星座空间分辨率高的优点,相对于传统的单层卫星组网方案,双层星座能够以高空间分辨率和时间分辨率对全球任意目标1 d观测多次,并实现遥测指令与观测数据的实时传输.

摘要：通过分析电流流向的有向矩阵变化和平均误差值,诊断恒流远供系统短路故障状态;计算故障前、后干线电流在拉普拉斯变换域内变化的平均误差值,判定短路故障区间;隔离短路故障段以维护恒流远供系统其余部分正常运作,提高缆系水下信息网络的可靠性.根据所建立的经典环形拓扑结构恒流模型设计故障定位方案,仿真恒流远供系统中主节点和干线海缆段的短路故障,分析故障前、后各节点处电流在拉普拉斯变换域内的变化.结果显示,当系统出现短路故障时,各节点电流在拉普拉斯变换域内发生变换,通过对比故障前、后电流变化差值可以分析出故障区间。所设计的恒流远供系统短路故障诊断及区间定位方案具有较高的可行性和实用性,适用于未来水下信息网络的短路故障监测判定.

摘要：为了解决欠驱动双足机器人行走的控制问题,提出一种欠驱动平面双足机器人稳定步行控制方法和策略.首先,分析带有身体惯量的倒立摆模型的动力学特性,根据动力学模型和姿态信息,设计姿态稳定控制器,维持机器人身体姿态的稳定.然后,根据欠驱动量的动力学方程和行走速度反馈,设计行走速度稳定控制器.通过调整摆动腿步长的策略,实现速度稳定的连续行走.最后,在双足机器人上开展实验,验证了该控制方法和策略的有效性.

摘要：针对目前智能眼镜产品人机交互功能中存在的响应速度慢、交互效率低、鲁棒性不好等问题,设计并实现一种眼行为识别方法。该方法利用智能眼镜中眼部摄像头能够稳定拍摄人眼图像的特点,使用模板匹配定位眼睛在图像中的位置,对剪裁后的眼睛图像使用矩阵遍历法和灰度积分投影,再结合人眼的行为规律判定凝视、眯眼、闭眼、双眨眼、上扫视、下扫视、右扫视、左扫视八种眼行为。实验结果表明,移植在树莓派上的眼行为识别系统对不同眼行为平均识别准确率为96.25%,平均处理速度为每帧11.25 ms,有较高准确率和实时性,与目前主流智能眼镜的人机交互方式相比,具有低成本、易搭建和不受姿态影响等特点。

摘要：针对水下无线光通信系统中无法兼顾聚光效率和光斑均匀性的问题,文章设计了一种复合折反式接收天线。仿真结果表明,传统的菲涅尔透镜聚光效率只有58.725%,而新设计的复合折反式接收天线聚光效率达到86.557%。在保证高聚光效率的情况下,光斑的均匀性也较好,均匀度为0.659 3。随后分析了平行光源在不同角度入射时聚光效率和光斑位置偏移的变化,发现菲涅尔透镜在入射角为2°时聚光效率就只有3.582 2%;而文章所设计的复合折反式接收天线在入射角度为1.5°时,聚光效率仍可以达到50%以上,入射角度在4°时仍能检测到光斑。文章设计的接收天线在水下远距离无线激光通信系统中有很好的接收效果,该接收天线适用于高增益和小视场的水下无线激光通信环境。