轨道快速机动期间的姿态鲁棒稳定控制方法研究

根据挠性充液航天器刚液柔强耦合、变参数及模型不确定的特点,研究了一种神经网络输出变结构控制算法。根据该算法提出了轨道快速机动下的姿态控制方案,设计了控制系统并对干扰力矩、模型不确定性等工况进行了仿真。仿真结果表明在发动机干扰力矩和模型不确定情况下,系统能够快速稳定到要求的精度。所设计的系统具有较强的鲁棒性,能够抑制挠性附件振动和液体晃动的影响。

天对地精确攻击武器末段制导律设计

天对地攻击武器的末端寻的导引控制规律是实现精确打击的关键技术。给出了一种基于变结构控制理论,同时考虑制导律和速度控制律的设计方法。采用在垂直方向增加攻角的方法,调整速度方向的转率,实现落点速度大小控制和螺旋机动弹道。理论分析和仿真研究表明,该制导规律控制精度高,达到了精确打击和机动突防的目的,具有一定的工程参考价值。

武器装备运输环境适应性评估研究

武器装备在运输过程中,承受各种环境应力变化的危害。在分析武器装备运输承受的环境危害因素的基础上,提出了武器装备运输环境适应性评估指标体系,建立了武器装备运输环境适应性评估的模糊综合评判模型,主张采用专家打分法确定各项指标的权重。对具体的武器装备运输环境适应性进行了评估验证模型的有效性。

复杂装备虚拟拆卸/装配训练及考核技术

针对部队训练中对于复杂装备进行拆卸/装配训练需求。利用计算机建模软件和虚拟现实技术,构建了虚拟拆卸/装配训练及考核系统框架。分析了该系统功能的实现过程,并提出了对复杂装备进行虚拟拆卸/装配训练及考核的方法以及人机交互功能的实现。实践应用表明,虚拟现实技术以其直观性、可重复性和良好的交互性等优点,在复杂装备的训练、维修中都具有极大的发展空间和应用前景。

一种基于柔度的结构损伤定位新方法

针对现有基于柔度变化的损伤定位方法在理论上仍存在错误定位的可能,从结构刚度矩阵与柔度矩阵的正交性出发,结合矩阵摄动理论及有限元理论,提出一种新的基于柔度变化的结构损伤指标,此方法仅需要结构的前几阶模态参数即可实现准确的损伤定位。通过一平面桁架结构的数值模拟证明该方法的有效性、优越性,该方法有望用于复杂结构的损伤定位分析中。

基于IETM技术的装备三维零部件电子管理手册研究

介绍了交互式电子手册的概念、分类以及其技术特点。针对大型复杂装备部件多、形状及结构十分复杂等问题,应用了IETM技术和数据库技术,对装备零部件信息进行系统管理,实现了复杂装备三维零部件的交互式管理及查询。实际应用表明,三维零部件电子管理手册具有直观、形象、系统等优点,符合目前装备保障的要求。

神经网络信息融合技术在岩石挖掘机系统故障诊断中的应用

将信息融合技术与神经网络结合起来,充分利用检测到的各种故障征兆信息准确诊断岩石挖掘机系统的故障。采用混合式数据融合方法,将数据级、特征级和决策级融合通过神经网络的方法综合在一起,解决输入信息不对称性问题,使得小数据量和大数据量的信息融合成为可能。

具备目标重定向能力的自适应再入制导律

将再入弹道跟踪问题转化为再入弹道状态调节问题,得到了一个LTV系统最优控制问题.在此基础上,利用基于伪谱算法的最优反馈控制算法,设计了一种便于在线实现的自适应鲁棒再入制导律.仿真结果表明该制导律在改变参考轨迹后依然能够较好地跟踪新的参考弹道,具备较好的动态性能和再入制导精度,而且不需要显示积分和显示增益调度.

国防交通工程生存能力评估

针对国防交通工程生存能力评估具有很大模糊性的特点,在对国防交通工程生存能力的影响因素分析的基础上,提出了国防交通工程生存能力评估的指标体系,建立了国防交通工程生存能力评估的模糊综合评判模型,主张采用专家打分法确定各项指标的权重。最后对某一战略桥梁进行了评估,为提高国防交通工程生存能力提供参考。

基于多目标多学科设计优化方法的再入弹道设计研究

为了研究多目标多学科弹道优化设计,提出了一种基于NSGA-II算法的并发多目标协作优化MDO方法MOPCO(Multi-Objective Pareto Collaboration Optimization,简称MOPCO)。利用系统优化器和学科级优化器的并发性来分解多目标MDO优化问题,解决组织复杂性问题;利用自适应响应面技术来解决计算复杂性问题;利用NSGA-II算法来搜索Pareto前沿。标准算例测试表明该算法是可行的。最后将其用于静态/动态混合优化的多目标多学科再入弹道设计,获得了合理的Pareto前沿。

主动桁架模态的试验研究

以一个78杆空间桁架为试验模型,研究线性主动结构构型的试验问题。对构型主动结构及特性分析的试验技术做了实践。采用耦合模态空间的二次型最优控制算法,利用压电堆作动器,构型了主动桁架。采用dAPACE半实物物理仿真操作平台,分别测试了被动桁架和主动桁架的模态振型和模态参数,并测试了主动桁架在随机激励作用下的传递函数。结果表明,主动结构由于引入了控制系统而使得结构的阻尼增大,同时由于在压电作动器附近的杆单元的模态受到抑制,所以主动桁架的模态与相应的被动桁架的模态存在着较大的差别。

航天器相对大角度姿态跟踪非线性控制器设计

采用修改的Rodrigues参数表示相对姿态矩阵,结合相对姿态运动学方程和相对姿态动力学方程,利用Lyapunov理论的控制方法设计了非线性控制器。该方法的一个重要的优势是可以将姿态状态的跟踪控制设计问题转变成姿态状态控制的调节器设计问题,使得设计过程将大大简化。采用机动角速度受限的控制算法对控制器进行了仿真试验。验证了此控制器鲁棒性和抗干扰性较强,姿态角速度在陀螺的饱和范围以内,具有一定的工程应用价值。

基于伪谱方法的自适应鲁棒实时再入制导律研究

为了提高飞行器再入制导的鲁棒性和自适应性,将再入弹道跟踪问题转化为再入弹道状态调节问题,得到了一个LTV系统最优控制问题。在此基础上,利用基于伪谱算法的最优反馈控制算法,设计了一种便于在线实现的自适应鲁棒再入制导律。仿真结果表明,这种再入制导律对于再入点误差不敏感,具有良好的鲁棒性。在气动参数模型存在较大误差的情况下,依然能够取得较高的再入制导精度。它不需要显示增益调度和积分,并且在不同情况下控制结构和参数无需改变。

各向异性材料动态裂纹扩展特性和动态应力强度因子

基于各向异性材料力学,研究了无限大各向异性材料中Ⅲ型裂纹的动态扩展问题.裂纹尖端的应力和位移被表示为解析函数的形式,解析函数可以表达为幂级数的形式,幂级数的系数由边界条件确定.确定了Ⅲ型裂纹的动态应力强度因子的表达式,得到了裂纹尖端的应力分量、应变分量和位移分量.裂纹扩展特性由裂纹扩展速度M和参数alpha反映,裂纹扩展越快,裂纹尖端的应力分量和位移分量越大;参数alpha对裂纹尖端的应力分量和位移分量有重要影响.

基于裂尖塑性区的复合材料复合型裂纹断裂准则

基于Tsai-Hill强度理论,在平面应力条件下,推导了复合材料Ⅰ/Ⅱ复合型裂纹塑性区尺寸表达式,分析了裂纹扩展方向与裂纹尖端塑性区的关系,推广并证明了R准则在复合材料裂纹扩展方向预测中的适用性。数值算例分析了不同纤维方向和裂纹倾斜角对复合材料复合型裂纹开裂角的影响。结果表明,R准则是一个通用的断裂准则,适用于预测各向同性材料和复合材料各种裂纹的扩展方向;纤维方向和裂纹倾斜角对断裂角的影响较明显,可能是导致复合材料复杂断裂机理的原因之一。

正交各向异性单向复合材料裂纹尖端塑性区求解

基于复合材料力学基本理论,推导了Tsai-Hill准则、Hoffman准则和Tsai-Wu准则在平面问题下的一般表达式,在平面应力和应变状态下,得到复合材料中心裂纹板裂纹尖端塑性区的解析解。结果表明,基于Tsai-Wu准则得到的Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅰ/Ⅱ复合型裂纹裂尖塑性区范围最小。平面应变状态下的裂尖塑性区范围小于平面应力状态下的裂尖塑性区范围。裂纹倾角β对复合材料裂尖塑性区范围和形状有明显影响,不同值得到的塑性区结果差别很大。不论是平面应力还是平面应变条件,裂纹尖端塑性区域都随着裂纹倾角的增大而增大。

结构拓扑大修改的动力学重分析方法

针对自由度增加的结构拓扑大修改,提出了一种基于改进的动力缩聚和独立质量正交化处理以及瑞利-里兹法结合起来的动力学重分析新方法。方法根据初始自由度和新增加自由度上特征向量的独立和耦合作用,采用独立和耦合质量正交化处理来改善近似特征向量的逼近质量。该方法与完全再分析相比,能够大量减少计算量,且操作简单,易于实现。两个数值算例表明,所提出的方法对于结构拓扑大修改能给出高精度的逼近结果,是一种有效的新方法。

复合材料裂纹尖端塑性区的一种解法

基于Tsai-Hill强度理论,在平面应力条件下,推导正交各向异性复合材料Ⅰ型、Ⅱ型以及Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹塑性区方程,得到的结果适用于求解各向同性材料和拉压强度相等的各向异性复合材料的裂尖塑性区;数值算例给出不同材料坐标系与总坐标系夹角θ下的一组复合材料裂尖塑性区结果,讨论参数θ对裂尖塑性区大小和形状的影响,并与各向同性材料的结果进行比较。数值结果表明,参数θ对复合材料裂尖塑性区的影响很明显,各向同性材料具有更大的塑性区。

利用Taylor变换的结构动力学边界条件识别

引入了求解非线性微分方程的Taylor变换法,建立了识别结构系统动力学边界条件参数(包括边界质量,刚 度和阻尼)的方程。该方法可以利用任意外载激励下的响应识别系统的边界参数,而不需进行模态试验。文中,对 该方法的理论进行了推导,并给出了算例分析和实验,表明该方法有效可行,具有一定的工程应用价值。

动态裂纹尖端塑性区的解析解

基于动态裂纹尖端应力场方程和Hill屈服准则,确定裂纹尖端塑性区的表达式,给出平面应力条件下Ⅰ/Ⅱ复合型动态裂纹尖端塑性区的解析解,分析了不同裂纹扩展速度下裂纹尖端塑性区的形状和大小。结果表明,Hill准则适用于正交异性材料和各向同性材料裂纹尖端塑性区的估算;裂纹扩展速度越快,裂纹尖端塑性区的范围越大,裂纹尖端塑性区的形状变化越大;Ⅰ型裂纹和Ⅱ型裂纹尖端塑性区的形状关于裂纹面对称;复合型裂纹尖端塑性区的范围和形状与m有关;对于同型裂纹,与正交异性材料相比,各向同性材料裂纹尖端塑性区的范围较大。