摘要：针对四旋翼无人机抗复杂干扰能力差的问题,提出在无人机姿态控制上采用线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)的控制方法,并对3个姿态角分别设计了单回路LQR控制器和多回路LQR控制器;提出一种全流程改进遗传算法,用于优化两种控制器参数。通过动态响应实验,对比粒子群算法、模拟退火算法与改进遗传算法的优化效果,验证了所用改进遗传算法具有良好的优化效果;设计了抗干扰实验,对单回路和多回路LQR控制器分别进行阶段性风和全程性风的抗风干扰实验,验证了多回路LQR控制器抗复杂干扰能力强,性能良好。

摘要：水力喷射径向钻孔技术可以增加低渗透储层以及非常规油气井的泄油通道,而自进式多孔射流钻头是径向水平井技术的关键核心器件。为了探讨多孔射流钻头的流场特性,利用数值仿真软件ANSYS-CFX建立了自进式多孔射流钻头三维流场有限元数值模型,通过改变自进式多孔射流钻头前、后喷孔角度及前、后喷孔数量等组合参数,开展了射流钻头自进力、喷射速度以及三维流场特性分析,并与解析模型及试验结果进行比较。仿真分析结果表明:在多孔射流钻头设计时存在一个最佳前、后喷孔角度和前、后喷孔数量组合模式,可获得较大自进力和径向水平孔眼;自进力数值模拟结果与解析计算结果、室内试验结果高度契合,证明了数值模型精度较高。所采用的研究方法与模拟结果可以作为径向水平井射流钻进自进力评估依据。

摘要：针对蛇形机器人姿态解算问题,陀螺存在漂移特性,加速度计的测量值包含重力加速度和运动加速度,磁强计易受周围环境地磁干扰,并且蛇形机器人采用嵌入式微处理器,需要减少计算量。设计了用互补滤波器来实现惯性传感器的数据融合,用四元数进行姿态解算的方法。经过实验验证表明:采用互补滤波和四元数进行姿态解算能有效融合各个惯性传感器的数据,计算量小,能够满足蛇形机器人对精度和实时性的要求。

摘要：高频扭转振动(HFTO)严重影响了钻具工作的安全性及可靠性。为了明确HFTO的作用机理,制定合理可靠的减振策略,对井下新型近钻头测量短节采集的数据进行了处理及解释,分析了井下HFTO的频率、振幅以及黏滑与HFTO耦合作用。利用ANSYS建立底部钻具组合简化分析模型,并使用模态分析模块求解钻具扭转振动固有频率及振型。在模态分析的基础上进行谐响应分析,通过施加大小不同的周期作用力来模拟钻压和扭矩,得到钻具的扭转振动响应。研究结果表明:模态分析结果与实际钻井情况相符合;谐响应分析表明发生HFTO时对钻头处扭矩大小更敏感,可以通过减小扭矩缓解高频扭转振动。研究结果可为底部钻具组合设计和钻井参数优化提供理论指导依据,降低HFTO对钻具的损害。

摘要：井喷液柱高度精准预测是制定油气井井喷救援方案的重要指导依据。为满足无参照物、无测量间距的井喷液柱高度测量需求,提出了一种基于机器视觉的井喷液柱高度优化测量方法。首先通过双目视差原理获取井喷液柱像素当量,然后采用颜色与形状的组合图像分割方法得到井喷液柱的轮廓,最终查找图像分割结果的边界得到井喷液柱高度。同时,设计井喷模拟装置开展多场景井喷液柱高度模拟室外实验,与机器视觉测量方法进行对比验证。研究发现:改进的机器视觉测量方法在颜色与边界双向干扰的情况下最大相对误差不高于5.36%,测量准确度满足井喷救援抢险需求,为井喷救援工作方案的制定提供了有力的工程指导依据。

摘要：针对采用捷联导引头的制导弹药受视场范围约束和末端角约束的制导问题,利用偏离追踪制导与圆弧制导相结合的方法,设计了满足多约束条件的制导律;通过研究并简化导弹的运动模型,利用视角控制与碰撞几何原理,获得了制导指令与视角控制指令;并通过数值仿真验证了该制导律的可行性,为全捷联制导弹药在多约束条件下的制导方案提供了理论基础。

摘要：由于高动态GNSS接收机数据更新率高、数据量大,因而对高动态GNSS接收机导航数据采集的完整性提出了很高要求;针对上述要求,对高动态GNSS接收机导航数据采集完整性进行研究,设计了定时、事件触发和双缓冲3种导航数据采集方法;由于数据截断问题,定时方法的数据丢帧率为15.72%,适用于数据量少、更新率低的环境;事件触发方法虽然有效避免了数据截断,但由于缓冲区溢出,导致数据丢帧率为11.88%,适用于短时数据采集的环境;双缓冲方法有效解决了数据截断和缓冲区溢出问题,丢帧率为0,适用于高动态环境;最后,将双缓冲采集方法在高动态GNSS接收机导航数据采集中应用,结果证明所设计的采集方法能够高效完整地采集数据。

摘要：针对当前储油罐目标检测研究仅针对独立数据集,缺乏区域性检测的实际应用问题,采用一种基于卷积神经网络的嵌入掩膜分支的多阶段目标检测网络(mask multi-stage network,MMSNet)对天津港储油罐进行检测。该网络以ResNet50和特征金字塔网络(feature pyramid network,FPN)作为特征提取网络,在检测头部分设计并行的多阶段检测分支和掩膜分支。多阶段检测分支通过适配不同IoU的候选框,保证训练阶段和推理阶段拥有相似的分布特性;掩膜分支通过提取不同IoU阈值下的特征图,精确回归目标的边界位置。通过国产GF-2号卫星影像数据,提取了天津港地区的储油罐。实验表明,MMSNet网络在保证召回率为92.6%的情况下,准确率可达96.8%,为港口储油罐的快速识别提供了可能。

摘要：钟形振子作为钟形振子式角速率陀螺的核心敏感元件,其机电耦合特性将直接影响钟形振子式角速率陀螺的整体性能。针对钟形振子式角速率陀螺在设计制作过程中未涉及的机电耦合特性展开分析,提出利用弹性力学中的能量原理和拉格朗日方法建立钟形振子机电耦合模型的方法,解决了钟形振子驱动与检测间的多场建模问题,实现了钟形振子的机电耦合关系的线性表征。首先通过分析压电驱动与检测原理,通过坐标变换给出压电电极在钟形振子作用的压电势能表述;利用弹性力学中的能量原理和拉格朗日方法建立钟形振子的机电耦合模型,分析压电电极与钟形振子特性间的关系,确定钟形振子的压电电极参数。最后通过试验手段,验证分析结果的正确性和可用性。

摘要：围绕适用于小型无人机、单兵等平台的微小型弹药制导化需求,提出了基于捷联导引头和捷联惯导的全捷联制导控制方案。针对全捷联体制无法直接提供有效制导信息的问题,导出了惯性视线速率的理论方程及滚转稳定条件下的实用形式,设计了非线性微分器以实现稳定的视线信息数值微分。给出了作为内回路的PI校正两回路过载驾驶仪。分别进行了机载平台和单兵发射的仿真。结果表明:全捷联技术可以有效解决小射程条件下制导弹药的小型化、精确化,多约束条件下的制导控制系统设计是应用的关键。