摘要：随着国家低空开放和民用无人机的普及,小型无人机在城市空间的使用将会越来越广泛,城市空间的密集不规则障碍环境对无人机的安全提出了严峻挑战.针对传统的全局航路规划方法在密集不规则障碍环境中容易陷入局部"死区"而导致飞行危险的问题,通过设计当前航点到无人机视界的航路代价函数,建立了局部视界范围内的最优回溯模型,提出基于局部回溯和广度优先思想相结合的综合路径规划方法.仿真对比实验表明,本文提出的航路规划方法避免了传统的全局规划方法存在的局部"死区"问题,可在密集障碍环境中为无人机规划出安全可飞的航路,使无人机能够规避任意不规则形状的危险障碍,提高了无人机在城市低空环境中飞行的安全性.

摘要：针对惯性载荷作用下的结构拓扑优化设计问题,基于结构整体柔顺度的灵敏度计算公式的推导,阐述了此类问题目标函数的非单调特征;根据载荷与单元刚度的设计相关性,分析了多种材料插值模型对优化结果和迭代过程的影响.在此基础上,提出可变参数的RAMP模型,对不等式体积约束和纯自重作用下的拓扑优化问题,通过稳定的优化迭代过程得到逼近理论最优解的优化结果.理论分析和数值算例表明,设计相关惯性载荷导致结构柔顺度的灵敏度不再永远为负值,即柔顺度不再是单调减函数;惯性载荷作用下拓扑优化结果并不总是达到体积约束上限,即材料用量越多结构刚度未必越大;已有的ESO和MP类优化方法的优化结果存在明显的区别,而选择适当的材料插值模型能够很好的将两类优化方法的结果统一起来.

摘要：介绍国内外MEMS(micro-electro-mechanical system)材料力学性能的测试方法,包括纳米压痕法、薄膜打压法、梁弯曲试验、微拉曼光谱法、单轴拉伸法等。分析各种测试方法的优缺点、基本原理和最新进展。详细介绍单轴拉伸试验方法的试验原理、特点及发展现状,在此基础上介绍作者们在MEMS材料单轴拉伸试验方面的阶段性研究成果,包括单轴拉伸试样设计、夹具设计、加载方法及应变测量技术等。试样和夹具的设计采用有限元方法模拟不同形状参数试样的拉伸试验过程,确定试样的外形和尺寸。应变测量采用的是激光干涉应变计法(interference strain/displacement gauge,ISDG),并用所研制的微小试样拉伸试验机,成功测得多晶铜薄膜材料的应力—应变曲线。

摘要：利用ANSYS提供的参数化设计语言(APDL),建立了一种新型盘状摇头型超声电机定子参数化模型,并进行模态分析、模态识别、节点计算、谐响应分析。借助OPTIMUS优化平台集成该参数化模型,以定子结构尺寸参数作为输入,以超声电机对工作频率、模态混叠、弯曲振幅、定子夹持的综合设计要求作为目标,进行了动力学优化设计,并根据优化结果制作了样机。实验表明:定子工作模态满足了预期的设计要求,试验结果与优化设计结果相符。

摘要：针对一类具有控制和状态有界约束的连续非线性系统,提出了一种基于单向辅助面滑模控制的正不变集设计方法.该方法通过将约束条件引入单向辅助面的设计中,利用单向辅助面构造系统状态的正不变集,以保证系统状态和控制输入在整个过程中都能满足约束条件.同时,滑模控制器设计不再受到切换面的限制,一些不稳定的超平面也可以作为单向辅助面以设计控制器.随后给出该方法的稳定性分析以及正不变集的理论证明,并且通过仿真验证了设计方法的有效性.

摘要：基于遗传算法对层合板结构辐射声功率最小化进行铺设角优化;利用分层有限元模型求解层合板固有频率及振速分布;通过声辐射模态理论计算结构辐射声功率。以铺设角作为设计变量、辐射声功率作为优化变量,分别以某4层、8层层合板结构为例,研究不同频率时声功率最小化对应的优化铺设角。数值分析结果表明,在同一优化铺设角下,优化后第一阶声功率与辐射总声功率差别不大;对相同层合板结构而言,随频率增加声功率优化量增大;相同厚度下层合板铺设层越多声辐射功率优化量越小。

摘要：为了实现机载光通信终端小型化、高准确度的要求,依据机载平台振动功率谱特点设计了以FPGA为核心的小型机载精跟踪光通信终端.分别通过室内模拟跟踪与扰动抑制、远场信标探测与通信评估实验对精跟踪系统的性能进行了验证.分析了精跟踪系统对机载平台振动的抑制效果以及不同湍流强度对跟踪造成的影响.在远场3.4km进行大气湍流验证实验,通过角速度模拟了飞机到地面距离20~30km,飞行速度700~900km/h时的通信实验.实验表明,精跟踪系统对机载平台的振动具有较强的抑制能力,系统跟踪准确度为3μrad左右;精跟踪可以使机载光通信模拟运动时的接收光功率提高4~5.9dB.系统搭建灵活,跟踪准确度高.

摘要：随机声载荷作用下的某些复杂薄壁结构的振动疲劳属于多轴疲劳,Von Mises应力准则是多轴疲劳损伤分析的一条有效途径。通过对有限带宽高斯白噪声载荷作用下结构Von Mises应力概率分布研究,分析提出Von Mises应力服从双参数Weibull分布或Lognormal分布,并且给出了估算这两种概率分布参数的方法,进而得到了Von Mises,应力峰值概率密度函数,从而为结构的疲劳损伤寿命估算提供依据。在工程应用中采用耦合的有限元和边界元方法计算了某型航空发动机燃烧室火焰筒薄壁结构在随机声载荷作用下的振动应力响应功率谱密度,着重分析了Von Mises应力响应的概率分布特征,并对分析结果采用Kolmogorov-Smirnov(K-S)检验进行了比较验证。

摘要：永磁同步电机矢量控制中dq轴电流存在交叉耦合和多种谐波干扰,如逆变器死区、电机磁场分布谐波、电流采样误差等都会带来不同频率的电流谐波,影响电机控制效果。该文提出一种电流环的比例谐振型自抗扰控制(proportional resonance-active disturbance rejection control,PR-ADRC)方法,可以在实现dq轴电流完全解耦的基础上有效抑制各类电流谐波。为消除电机参数摄动对控制器设计的影响,从电机模型出发推导一种和定子电阻无关的电流解耦型ADRC,并在扩张状态观测器中引入比例谐振项,其谐振频率可设置为被抑制电流谐波的频率。通过对提出的PR-ADRC的传递函数分析,说明该方法对电流谐波的抑制机理,同时给出PR-ADRC的参数设计方法和稳定性证明。最后,通过实验验证所提出的PR-ADRC的电流解耦和谐波抑制效果。

摘要：对未燃烧的可燃混合气体进行DBD放电,放电后会产生大量的活性粒子,这些活性粒子可以辅助气体燃烧,达到提高燃料燃烧利用率等目的。以DBD激励氩气、甲烷、空气产生的自由基(CH基和OH基)等强化燃烧的关键活性粒子为探索对象,研究DBD放电激励甲烷对滑动弧火焰的影响。为此,采用自主设计的DBD-滑动弧双模式等离子体激励器,利用同轴介质阻挡放电结构对氩气、甲烷、空气混合气进行放电激励,将激励后的氩气、甲烷、空气混合气通入滑动弧端进行点火。固定氩气流量不变,调整空气流量为4.76 L·min^(-1),并加入甲烷0.5 L·min^(-1),保证进气通道内氩气与空气-甲烷的气体体积流量比达到Ar∶(CH_(4)+Air)=1∶30,其中空气、甲烷这两种气体达到了化学燃烧当量比φ=1,氩气、甲烷、甲烷混合气体能实现均匀而稳定的放电并燃烧。DBD段放电电压在15~20 kV范围变化,放电频率在6~10 kHz范围变化,滑动弧段的电压和频率分别保持4 kV与10 kHz恒定,通过改变DBD段放电电压和放电频率,用高速光纤光谱仪检测滑动弧火焰中自由基种类及其光谱强度,分析放电参数激励甲烷对火焰中自由基(CH基和OH基)的影响。结果表明,DBD段放电电压及放电频率的增加可以促进火焰内部的偶联反应发生,可有效提升甲烷滑动弧火焰内部的活性粒子含量,其中OH基团、CH基团在燃烧链式化学反应进程中发挥着较为重要的作用。甲烷经过DBD激励后,随放电电压和频率的增加,火焰中OH基、CH基等主要活性粒子都随之增加。DBD放电后,活性粒子的光谱强度增大,特征谱线比单模式更加明显;甲烷经过DBD激励后,火焰组成发生了变化,滑动弧段出口处甲烷燃烧反应更加充分,火焰温度越高越容易产生OH基。与单模式滑动弧相比,双模式放电可有效促进火焰内部的链式化学反应进程,促进燃料燃烧。