基于Transformer模型的四旋翼无人机时空协同航迹预测方法设计

无人机在执行任务时面临的飞行环境复杂多变,为了减少事故的风险,并在飞行时对异常情况进行预测和响应,研究一种基于Transformer模型的四旋翼无人机时空协同航迹预测方法;采集四旋翼无人机原始航迹,实施异常点剔除和缺失点插值处理,以优化和清理原始航迹数据,便于后续的航迹预测;使用卷积神经网络实施特征进行数据提取,通过编码和解码过程获取学习数据低维,结合深度学习和表示学习方法完成数据降维;基于Transformer模型实现无人机时空协同航迹的精准预测,通过数据异常点剔除与插值补缺,对采集的四旋翼无人机原始航迹数据实施预处理,提高数据的质量和完整性;实验测试结果表明,设计方法的预测结果虽然相对于真实的坐标点稍有偏差,然而整体结果在可接受范围内,验证集所有数据的均方误差在数据条数为300时仅为0.32 m,拟合优度指标测试结果最接近1,具有良好的航迹预测能力;该方法可以更好地优化无人机的航迹规划,实现多无人机之间的时空协同航迹规划,避免碰撞和冲突,并优化飞行效率。

超疏水结构对AZ91D镁合金微摩擦磨损性能的影响

目的研究微/纳米复合超疏水结构的摩擦磨损机制,提高镁合金微摩擦磨损性能。方法首先采用激光刻蚀获得微米结构,然后表面涂覆SiO_2纳米颗粒,获得微/纳米复合结构,最后涂覆低表面能物质获得超疏水表面。用接触角测量仪测量超疏水表面的静态接触角,使用微摩擦磨损实验机分析超疏水表面的摩擦磨损性能,使用扫描电子显微镜观察表面磨痕形貌。结果当载荷为1 N时,超疏水表面的摩擦系数约为0.04,基体表面约为0.06。随着载荷的增加,超疏水表面的摩擦系数逐渐与基体相近,并逐渐超过基体。随着时间的增加,超疏水表面的摩擦系数呈增加趋势,由0.04逐渐增加到0.08,基体试样没有明显的上升趋势。相同条件下,超疏水表面的磨痕宽度大于基体表面,但磨痕宽度的增大趋势小于基体表面。结论微/纳米复合结构超疏水表面的摩擦磨损过程不同于光滑基体。超疏水表面的磨损首先发生于微/纳米凸起结构,之后发生于被微/纳米凸起填平的微米凹坑区,然后发生于激光加工热影响区表面,最后发生于镁合金基体。在所受载荷低于1~3 N时,超疏水表面微凸起结构能延缓超疏水表面摩擦磨损的发生,改善耐磨性能。

魔芋葡甘聚糖溶液水基的润滑特性

以石英玻璃为摩擦副,研究在面接触条件下魔芋葡甘聚糖溶液的水基润滑特性。使用红外光谱仪测量了魔芋葡甘聚糖的分子结构,用多功能摩擦磨损试验机进行润滑特性试验,用LEXT OLS4000 3D激光共聚焦显微镜表征了试样的表面形貌,重点分析了不同浓度魔芋葡甘聚糖溶液的润滑特性。结果表明:浓度为0.3%的溶液具有最佳的润滑性能,石英玻璃间的摩擦系数约为0.002。在不同浓度的魔芋葡甘聚糖溶液的润滑条件下,摩擦副的摩擦系数随着转速呈现出不同的变化规律。由于硼酸离子与魔芋葡甘聚糖分子中的羟基发生化学反应生成硼酸多羟基化合物,硼酸的加入增强了水合分子层的稳定性。魔芋葡甘聚糖水基润滑界面,主要包含魔芋葡甘聚糖水合分子层和自由水分子层。水合分子层吸附在摩擦副表面形成吸附膜可避免摩擦副的直接接触,自由水分子层保证了润滑液的剪切流动性,两者的共同作用实现了有效润滑。

跑合过程引发钛合金水基润滑的超低摩擦特性

以Ti6Al4V盘和Si_(3)N_(4)球为摩擦副、以魔芋葡甘聚糖溶液为润滑剂,使用多功能摩擦磨损试验机对比分析在干摩擦跑合和硼酸跑合条件下钛合金魔芋葡甘聚糖溶液水基润滑的摩擦特性,研究了跑合过程对钛合金水基润滑特性的影响。结果表明:在跑合过程中Si_(3)N_(4)球上形成的磨损区域是实现超低摩擦的关键,两种方式跑合后使用魔芋葡甘聚糖溶液润滑均可达到摩擦系数小于0.01的超低摩擦状态。干摩擦跑合后魔芋葡甘聚糖溶液的浓度较高,且在试验转速较高的条件下较强的流体动压效应可实现超低摩擦。硼酸跑合降低了摩擦副表面的粗糙度,且硼酸离子与魔芋葡甘聚糖分子中的羟基发生化学反应生成更加稳定的水合分子层,在魔芋葡甘聚糖溶液浓度较低的条件下依靠水合分子间的斥力仍可实现超低摩擦。