摘要：为研究超空泡射弹前体参数对弹道稳定性和射程的影响规律,建立一种基于模态动力学的流场与弹道高效耦合仿真方法,提出超空泡射弹尾拍过程稳定度和有效射程的量化评价方法,完成针对泡型计算方法和尾拍弹道求解方法的合理性验证。在此基础上,分析射弹不同前体头径和锥段长度组合条件下的弹道稳定性和有效射程变化规律。研究结果表明:随着前体头径和锥段长度的增大,射弹稳定性越来越高,失稳弹道存在“直接失稳”和“振荡失稳”两种模式;射弹各头径对应的最大射程随着头径的增大先增加后减小,设计域内最大射程和最小射程相差3.8倍,前体参数对弹道有效射程有较大影响。

摘要：康复机器人的关节往往要求良好的变刚度特性以适应人体的柔顺性。根据上肢的关节肌肉特点,对上肢康复圆周轨迹训练中不同位置的刚度需求进行分析,并在此基础上设计了一种新型被动变刚度驱动器,其通过凸轮-滚子-簧片机构产生变化的阻力矩,从而实现上肢圆周轨迹训练过程中不同位置的刚度变化。建立了被动变刚度装置的数学模型并通过仿真和试验验证了模型的准确性和设计方案的可行性。设计的被动变刚度驱动器满足上肢康复训练过程中的刚度变化规律,结构简单且无需额外驱动与控制。

摘要：针对常值推力作用的航天器轨道机动优化设计问题开展研究,推导了航天器三维空间轨道机动动力学模型,对动力学模型各参数进行无量纲化处理以防止计算过程中出现奇异。提出了一种先轨道等待再轨道机动的优化设计策略,航天器先在初始轨道上无动力飞行一段时间进行轨道等待,然后寻找一个最优时刻施加推力再进行轨道机动。该策略将航天器的最优等待时刻和轨道机动过程中的最优控制量作为整体统一进行优化。通过基于分段积分技术的多重直接打靶法将原先复杂的轨迹优化设计问题转化为每个子时间区间的非线性规划问题,采用内点法进行求解。仿真验证了本文优化设计策略的有效性。

摘要：针对载人月球探测飞行器数据种类多、数据量大、数据分布远的特点和高可靠性数据通信要求,通过调研国内外航天器综合电子系统发展趋势和系统分析载人月球探测任务的研制需求和技术特点,秉承网络一体化、计算通用化、执行集成化、软件APP化的设计理念,提出了全新的“统一管理-区域执行”两层分级控制综合电子系统架构,对高性能计算、时间触发网络、高集成采集驱动、分时分区操作系统等关键技术的研究目标和实施途径进行了详细阐述,应用于载人月球探测飞行器综合电子系统设计后,将有效提升自主健康管理和任务规划能力、功能密度、设计可靠性及有人参与的闭环控制能力。

摘要：针对无人机上舰的使用需求,本文对舰载无人机着舰开展了系统的研究。建立了机-舰-环境综合模型和舰载无人机全自动着舰引导控制系统;基于建立的舰载无人机着舰综合模型对不同海况下的着舰过程进行仿真分析,研究不同海况条件以及航母不同航速和遭遇角对着舰安全的影响。仿真研究表明:在复杂海况下,航母可通过适当提高航速以获得更高的着舰成功率,但过高的航速会导致舰尾流扰动加剧,使得着舰成功率显著下降;通过对仿真结果进行统计分析,给出了不同海况下的着舰安全范围,为无人机着舰辅助决策提供参考。

摘要：露天矿无人矿车在装卸载作业区内运输过程中的长时间停车等待是制约露天矿无人运输系统效率提升的瓶颈。为提高无人矿车的运输效率,本文结合作业区内的运输作业流程,提出一种基于动态可行驶距离的多车协同通行决策方法。首先,将决策模型建模为混合整数线性规划(Mixed Integer Linear Programming, MILP)模型,表述优化目标和问题约束;其次,考虑到求解MILP模型存在难以满足动态决策实时性的问题,基于蒙特卡洛树搜索(Monte Carlo Tree Search,MCTS)实现多车冲突消解,核心思想是利用搜索树的推演能力进行多车通行前瞻模拟,计算多车的最优通行优先级,动态调整多车的可行驶距离;此外,根据无人矿车在作业区内的作业特征设计不同的MCTS节点价值函数,实现综合考虑运输效率与作业特征的通行优先级排序;最后,设计作业区4,8,12个停车位场景下的多车通行仿真实验,与基于先到先服务(First-Come-FirstServed, FCFS)的方法进行对比,吞吐量提升22.03%~28.00%,平均停车等待时间缩短31.71%~50.79%。同时,搭建微缩智能车辆的6停车位作业区场景实验平台,多车单次运输作业总用时相比FCFS缩短了18.84%。仿真与微缩智能车辆的实验结果表明,本文提出的方法能够提升露天矿作业区多车运输效率。

摘要：无人机集群在各个领域中扮演着重要角色,具有丰富的应用场景.然而,将深度强化学习方法应用于自主无人机面临着诸多严峻挑战.本文基于多智能体深度强化学习,通过使用局部信息建立单个无人机的状态空间,并使用多智能体近端策略优化(Multi-agent proximal policy optimization,MAPPO)的在线策略算法来训练策略网络,从而克服了环境的不确定性和对全局信息的依赖.同时,引入了数字孪生的概念,为资源紧张型算法提供了新思路.为了解决采样困难和资源紧张的问题,基于数字孪生技术,构建了一个用于无人机编队避障策略模型训练的架构.首先,构建了多个数字孪生环境,用于强化学习算法在任务开始之前进行交互采样的预训练,以使集群具备基本的任务能力.然后,使用在真实环境中采集的数据进行补充训练,使得集群能够更好地完成任务.对采用这种两阶段训练架构的效果进行了对比,同时与其他策略算法进行比较,验证了MAPPO的样本效率性能.最后,设计了实际飞行验证测试,验证了从孪生环境中获得的策略模型的实用性和可靠性.

摘要：农业监测智慧化需要实时、高效、可靠的视频数据处理和传输方案,为了解决传统基于CPU和GPU架构的系统速率低、实时性差的问题,设计了基于Zynq架构的PCIe级联网口的高速传输系统。针对PCIe接口开发,在硬件层面,优化配置XDMA IP核参数,完成接口的数据收发引擎设计,并基于MIG 7 IP核优化配置了DDR缓存区。在软件层面,基于PCIe驱动,调度VLC软件完成视频数据读取,实现板卡和上位机之间数据的快速收发和流畅播放。针对网口协议栈的实现,利用ARM可编程特性,调度LWIP轻量级协议栈,完成TCP协议的开发,实现了网口的数据快速收发,避免了上位机CPU直接处理网络协议的时延和运算开销。此外调度AXI协议完成PCIe接口和网口的高速连通。在Zynq MZ7030FA平台上传输视频文件对系统进行速率和可靠性实测。结果表明:网口传输速率达800 Mb/s,基本实现了千兆以太网;PCIe接口的最高传输速率达816 MB/s,逼近硬件PCIe 2.0 x2的最高速率,且整个系统在应用层上实现了可靠传输。本文的研究为农业监测视频传输应用提供了高效可靠的解决方案,且系统具有较好的扩展性和推广性。

摘要：针对多无人机对抗问题,本文提出了一种三维空间中仿鹰鸽捕食逃逸行为的多无人机分组对抗博弈方法.在分析鹰鸽捕食逃逸行为的基础上,文章构建了多无人机博弈对抗系统模型,并定义了微分博弈中的连续可微值函数,证明了值函数满足Hamilton-Jacobi-Isaacs(HJI)方程,从而保证鞍点策略存在.使用最优分配方法,为仿鹰无人机一方设计了分组对抗分配策略,以解决多无人机追逃场景中的任务分配问题.本文对比仿真实验结果验证了所提出方法的有效性.

摘要：针对铝合金板冲压成形对摩擦测试的需求,确定考虑加热条件下铝合金板材冲压摩擦伺服压力摩擦测试平台的总体设计方案,开发适用于铝合金板材成形的小载荷高精度多功能摩擦试验机系统。该系统由运动组件、加热系统及控制系统组成。运动组件实现上模具和夹头的运动支撑;加热系统实现模具与试件单独加热;在伺服控制模式下,结合外部力传感器和光栅尺,实现试件压力和模具间隙高精度高稳定性控制。实际应用检验该试验机对不同因素的区分度和重复性,并设计正交试验,探索不同因素对铝合金板材摩擦的影响。结果表明:试验机性能稳定,重复性好;影响摩擦系数因素的重要次序为:模具温度、压力、速度、润滑剂;温度越低,压力越大,速度越快,摩擦系数越小;同一种类型的润滑剂对摩擦系数的影响较小。随着压力的增大,摩擦系数减少的趋势越来越小,逐渐趋于平稳。