摘要：非金属透波罩作为飞行器制导系统的重要组成部分,兼具防热、透波、承载等多种功能,其与飞行器本体之间通过耐高温胶黏剂进行连接。透波罩在服役过程中经常承受极为严苛的力热载荷环境,其连接结构往往是强度设计的薄弱环节,因此,模拟透波罩连接部位的力学行为,实现系统级透波罩承载性能的精确预示对透波罩结构设计及优化至关重要。基于双线性内聚力模型,采用ABAQUS有限元软件对透波罩胶接连接界面的失效行为进行数值描述,模拟胶层的损伤演化过程,实现对飞行力热载荷下透波罩连接结构承载性能的精确预示,并开展相应的试验研究,试验与仿真结果的一致性较好,验证了数值手段的有效性,为解决系统级透波罩连接结构承载问题提供了有效途径。

摘要：依据合金设计准则并参考钼当量[Mo]eq及Kβ稳定系数设计了两种低成本的β型钛合金,名义成分Ti-9Mo-4Cr-Fe-4.6Al(1#)和Ti-9Mo-4Cr-Fe-4.6Al-0.3O(2#),研究了该两种合金铸态及不同时效条件下的组织及性能。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)观察与分析了该合金不同时效态的组织,进行了维氏硬度和压缩性能测试。结果表明:1#和2#合金分别在550℃/8 h及520℃/(2~5)h具有最好的析出效果。性能变化结果为:时效处理后两种合金最高硬度分别为608.83 HV10和650.35 HV10;最好的压缩性能为:1#合金压缩屈服强度和抗压强度分别为1404 MPa和1562 MPa,压缩率为9%;2#合金压缩屈服强度和抗压强度分别为1405 MPa和1561 MPa,压缩率为21%。因此,为了获得良好的塑性,含O钛合金的时效温度应选在520℃。

摘要：针对卫星星座自主导航系统中存在的模型不确定性及难以准确获取的时变系统噪声统计特性影响导航精度的问题,提出了一种系统噪声在线自适应调整的UKF算法。基于所提出的自适应UKF算法设计了一种基于星间相对测量的卫星星座自主导航方法,该方法结合奇异值分解和比例修正的采样策略,解决了应用UKF时易出现状态误差方差阵丧失正定性而导致的Cholesky分解无法进行的问题。通过在低轨区域星座和中轨全球星座上的仿真实验,验证了该算法在提高滤波精度以及改善状态估计置信度方面的有效性,所提算法的定轨精度优于EKF算法、自适应EKF算法以及基于对称采样策略的UKF算法。采用CRLB分析法对导航算法的估计性能进行了分析验证。

摘要：针对一类参数严格反馈型不确定非线性系统,考虑存在外界干扰的情况下,设计一种基于反推方法的自适应滑模区域到达控制器,提高系统对非匹配不确定性及未知干扰的鲁棒性。与传统的设定点控制或位置控制不同,区域到达算法的控制目标是一个以期望点为中心的目标区域。所设计控制器综合了人工势场法、自适应控制、反推技术、滑模控制和Lyapunov方法。利用人工势场法设计目标势能函数,将区域误差引入势能函数中,结合Lyapunov方法,可以实现对目标区域的到达跟踪控制。采用基于反推的区域控制思想,将高阶整体模型分解为低阶子系统,并分别设计相应的滑模面,同时在前n-1步中结合自适应律,能够在线估计非线性系统的不确定参数项,增加所设计控制器的适用性。基于Lyapunov理论证明闭环系统的全局渐近稳定性,仿真结果表明:所设计控制器有效。

摘要：针对高超声速飞行器再入滑翔过程的时间协同问题,提出一种基于开环式协同结构的时间协同预测校正制导律。所提制导律不依赖于各飞行器之间的实时通信,通过预先设置期望飞行时间进行协同信息共享。纵向制导律在传统预测校正的基础上进行改进,引入归一化加权误差,同时考虑剩余航程误差与剩余飞行时间误差,采用全弹道积分预测剩余航程和剩余飞行时间,每个制导周期通过牛顿迭代法求解倾侧角幅值,完成兼顾时间协同和空间精度的纵向制导过程。仿真实例表明:通过选择合适的加权误差系数,所提制导律可实现对再入飞行时间的有效调节,导引多飞行器在期望飞行时间到达指定再入交班点。蒙特卡罗仿真验证了所提制导律的鲁棒性。

摘要：减重系统对下肢疾病患者的行走康复训练有重要影响。现有的下肢康复外骨骼减重装置大多只考虑如何减去患者体重的百分比,而忽略了患者身体重心的起伏。由于外骨骼的骨盆支架在竖直方向运动轨迹固定,患者步态的微小变化就会导致重心高度与骨盆支架运动轨迹不符,这一差异会作用到患者的骨盆位置,影响下肢关节的活动,并产生额外的风险。针对这一问题,提出通过采集足底压力来预测重心位置变化,并利用获得的重心轨迹解算出应施加的减重力方法,为患者训练提供安全有效的减重系统。所提方法的可行性已获仿真证实,并在研发的外骨骼减重系统上获得实际验证,模糊控制器跟踪重心轨迹的误差相比PID控制减少了21.2%,稳态误差维持在±1 mm范围内,髋膝关节的活动范围相比常规减重分别增加了14.36%和13.77%。

摘要：气驱油源是火箭发射系统中的关键设备之一,其工作过程中常常受到严酷的振动激励,为了确保气驱油源工作过程中的安全性,有必要对其在振动环境下的响应进行分析,进而采取必要的隔振措施。本文基于有限元数值分析方法,建立了气驱油源在充液状态下的动力学仿真分析模型,在基于实测基础激励分析其振动响应的基础上,得到隔振措施的设计方案。通过调整隔振器布置形心与气驱油源重心处于同一竖直平面,设计了另外三种隔振器布置方案,以底座三向加速度RMS值,油测球阀三向加速度RMS值,管道三向加速度RMS值以及管道应力作为评价准则,利用层次分析法分析数据得到了相对最优的隔振器布置方案,进一步提高了系统的隔振性能。

摘要：声波式机械天线作为机械天线的重要类型之一,其谐振频率与固有频率高度耦合,而目前声波式机械天线受到材料尺寸限制,谐振频率较高,无法满足甚低频或更低频段的需求。为调控声波式机械天线的谐振频率,对声波式机械天线进行了振动建模,提出了增加单边固定约束、增加自由端质量和去除天线部分材料三种方法,并通过有限元仿真对所提方法进行了验证。结果表明,三种方法均能有效调控声波式机械天线的谐振频率,且与解析模型具有良好的一致性。通过应力分布研究了三种调控谐振频率方法对天线辐射的电场强度或磁场强度的影响,对声波式机械天线的设计具有重要参考意义。

摘要：针对具有输入幅值约束的输入时滞机械系统,研究基于有向图拓扑的多智能体系统(multi-agent system,MAS)的一致性控制问题。对于只有部分智能体能够接收到理想信号的情况,提出一种观测器,使每个智能体都能观测到理想信号,并证明观测误差的指数收敛性。在控制器设计中,通过将系统的输入积分反馈到控制器中,消除输入延迟的影响;结合输入积分法和双曲正切函数,在解决输入延迟问题的同时限制控制输入幅值,并利用FMINCON函数优化控制参数。最后,利用李雅普诺夫方法证明控制目标的实现和闭环系统的渐近稳定性。仿真结果表明,所提出的观测器和控制器能够有效实现系统的一致性控制。

摘要：金属材料增材制造具有工艺流程短、柔性可设计等优点,可满足复杂结构件单件小批量个性化需求,在众多金属增材制造工艺方法中,金属熔融直写成形具有成本低、效率高等优势。射流稳定性是影响金属熔融直写成形质量和精度的关键因素。针对直写成形射流特点,分类建立了液滴流、曲张流、平滑流、波动流4种典型射流状态模型,模拟并分析了射流的演化过程,获得了修正后的金属射流连续段长度公式,以及射流沉积稳定性调控的关键因素;基于金属射流单道沉积工艺试验,获得了不同射流状态沉积后轨迹均匀性的基板速度调控范围。射流状态模型建立和沉积轨迹均匀性调控范围的获取,为金属熔融直写工艺形性调控提供理论依据。