考虑无人机飞行时间的能耗与数据量联合优化

在无线传感网络中运用无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)通信进行数据采集是一项有价值的技术。针对UAV在有限时间内的数据采集任务,提出了一种考虑系统数据量、节点传输能耗和UAV飞行能耗的联合优化方案。该方案的决策空间包括UAV轨迹与传输调度,复杂度较高。由于联合优化是NP难问题,基于决策空间降维,将优化过程分为初始轨迹优化和二次轨迹优化两步。针对初始轨迹优化,提出基于贪心算法和禁忌搜索算法的优化方案,实现节点选择并得到UAV初始轨迹;针对二次轨迹优化,运用离散化方法转换原问题,采用逐次凸逼近算法进行优化,得到其有效次优解。仿真结果表明,所提优化方案能够在满足时间约束的前提下,提高UAV采集的数据量,并降低UAV和节点的能耗。

安全高效毁伤旋翼手榴弹的结构设计

针对提高手榴弹使用安全性与高效毁伤能力的工程应用要求,设计了一种采用旋翼装置控制保险解除与弹道姿态的新型手榴弹结构。在分析握片式手榴弹与弹跳式空炸手榴弹的基础上,提出了旋翼手榴弹的设计思路。通过作用机理分析,采用理论计算与动力学仿真相结合的方法完成了旋翼手榴弹的结构设计,并采用ADAMS分析软件对结构安全解保和实现高效毁伤的功能可行性进行了仿真验证。仿真结果表明:旋翼手榴弹以45°方向和30 m/s的速度投掷时,其旋转圈数14.5圈大于所需圈数9.5圈;以45°方向进行投掷时,旋翼手榴弹的最低投掷速度为25.95 m/s;旋翼手榴弹在弹道垂直下降段的平衡速度为8.7 m/s。该结构可以实现空中安全解保,旋翼装置可以调整手榴弹的弹道姿态,为定高空炸创造弹道条件,可为相关工程应用设计提供参考。

旋翼无人机与直升机二次曲面散射中心提取与重建方法

采用快速物理光学(FPO)方法模拟二次曲面片剖分后的旋翼无人机目标散射场,该方法考虑了目标的物理机理,可采用大尺寸比例细分和属性散射中心(ASC)模型提取目标的散射中心。为解决ASC参数估计中的不适定问题,减少计算时间和精度误差,提出一种正交匹配追踪(OMP)与基于成功历史记录的自适应参数差分进化(SHADE)相结合的稀疏方法。数值算例表明,文中方法能够有效准确地提取复杂目标的散射中心,同时在10 GHz频段时,面片数目减少了两到三个数量级。根据散射中心提取结果,得到了旋翼无人机的多个小散射中心围绕中央散射中心呈中心对称分布,而直升机的多个散射中心呈近似平行分布的结论,为利用雷达目标电磁散射特性差异进行低慢小目标精准识别提供可靠仿真依据与理论基础。

旋翼无人机载差分光学吸收二维探测系统的研究及应用

针对机载探测系统的小型化、多角度、多高度、快速同时获取大气多污染物的技术需求,研制了一套融合多传感实现不同高度和不同方位角的轻量化、低成本的小型差分光学吸收二维机载观测系统,并将其搭建于旋翼无人机平台上应用于大气环境污染物的观测.本文详细介绍了研制的旋翼无人机平台和机载差分光学吸收系统构成,开展了系统稳定性研究,机载设备偏航角、翻滚角以及俯仰角的角度偏差均值分别为0.07°,-0.13°,-0.12°,满足监测稳定性要求.将机载系统与商用地基差分光学吸收系统进行比对观测实验,比对结果显示二者监测数据相关系数均大于0.92.最后利用该机载系统开展外场飞行实验,机载差分系统分别飞行距离水平面至30,60,90 m高度进行观测,观测时仰角设置为0°,方位角从0°到360°每隔30°进行一次测量,获得了不同方位角以及不同高度下的NO_(2),SO_(2),HCHO浓度分布信息.研究结果表明该研发系统满足大气多污染物同时快速多角度多高度的探测技术需求.

电力电容器现场维修更换装置

本文介绍了一种用于变电站、换流站等场所电力电容器现场维修更换装置,通过对装置总体设计方案、具体的结构及现场使用的详细描述,明确了电容器更换装置结构及使用要求。应用证明:该装置能安全有效地更换电力电容器成套装置上的电容器,可较好地解决上述电力电容器成套装置的电容器维修问题和困难。

基于DDPG算法的旋翼无人机智能跟踪方法

针对旋翼无人机视觉伺服控制可视性约束差与控制效率低的问题,介绍四旋翼无人机的动力学模型与传统视觉伺服的基本原理;针对视觉伺服增益调节问题,提出了一种基于深度强化学习的旋翼无人机视觉伺服控制的马可科夫模型;并结合深度确定性策略梯度(DDPG)算法训练了模型,最终得到线速度和角速度2个解耦的伺服增益。结果表明,与传统的基于图像的视觉伺服(IBVS)方法相比,该方法能保证目标始终在视场中、飞行轨迹平滑、到达目标位置所需时间短,满足旋翼无人机视觉伺服控制可视性约束条件,同时,控制效率比传统控制方法高23.5%。实验中该方法能在复杂的非线性环境中实现精确控制,增加了视觉伺服技术的应用场景。

双翼弧平式长螺旋锚杆成孔钻具设计

针对传统锚杆成孔钻具在松散土层中存在的孔径缩小、孔壁不稳定和施工效率低下等问题,对双翼弧平式长螺旋锚杆成孔钻具进行改进和优化,开发一种新型成孔钻具。该钻具设计有双翼三角板钻头和弧平式旋板,有效提高了成孔的准确性和对土壤位移的控制,从而显著提高了锚杆的安装质量和施工效率。所设计的翼弧平式长螺旋锚杆是一种用于地下工程和斜坡稳定的先进锚固设备,尤其适用于松散或复杂的地质结构。

无线传感器网络中基于时间窗的无人机数据收集方案

无线传感器网络中节点具有休眠-活跃交替机制,为确保无人机在各个节点活跃期内完成数据收集任务,提出一种基于时间窗的数据收集方案。该方案通过联合优化无人机飞行轨迹和传输调度,降低无人机和传感节点的总能耗。由于该问题是一个混合整数非凸问题,为了有效对其进行求解,将传输调度连续化,将混合整数非凸问题转化为连续非凸问题;通过引入两个松弛变量,将问题转化为凸问题,并利用连续凸逼近方法求解出次优解。仿真结果表明,所提方案具有较快收敛速度,能够保证在完成数据收集任务的前提下,降低无人机和传感节点的总能耗。

测绘无人机模拟训练研究

针对目前旋翼测绘无人机训练中理论学习与实操训练过程缺乏过渡衔接的现状,结合无人机航空摄影测量的特点,设计了一种基于旋翼测绘无人机的模拟训练系统,满足无人机操作人员的训练需求,该系统兼顾无人机飞行法律法规与旋翼无人机航空原理,进一步夯实了训练基础。

切分棒材产线回转剪避免切头带入后机架探究

针对中天钢铁集团(南通)有限公司轧钢厂的2号飞剪回转剪剪切前后导槽重新优化设计及安装护翼,并固化尺寸参数,保证了切头的掉落及料型前进的稳定,为生产的稳定运行奠定基础。

直升机旋翼传动系统固有振动特性的研究

在不同的转速条件下对旋翼传动系统的扭振响应进行了测量，从而对整个系统的固有振动特性进行了在线辨识，并与理论分析结果进行了对比。分析结果表明，带有旋翼的齿轮传动系统具有不同于其它齿轮传动系统的特性，即其动态特性随转速不同而发生变化。这为该类齿轮传动系统的动态设计及动力学分析提供了依据。

无人机电力线路巡视平台选型

近年来随着电网规模的扩大和电压等级的提高,电力线路人工巡视已经越来越不能满足电网安全稳定运行的要求。无人机技术的不断发展,给巡视工作提供了新的平台和视角,是常规人工巡视的发展和有益补充。简述了无人机的发展历史和现状,对无人机进行了分类和对比,结合电力线路巡视的特殊性,阐述了用于输电线路巡视的无人机平台的性能要求,给出了选型建议,为无人机电力线路巡视工作的开展提供了参考。

基于Pareto遗传算法的机翼多目标优化设计研究

文章将多目标优化方法中的Pareto遗传算法与能准确描述翼型无粘性流动的Euler方程以及旋翼气动分析模型结合起来,以旋翼悬停效率和固定翼的升阻比作为优化设计的目标对需同时满足旋翼和固定翼两种使用要求的机翼进行了多目标优化设计。设计结果表明通过优化设计的机翼在气动性能上得到了提高,达到了优化设计的目的,文中发展的机翼优化设计方法是可行的。

旋翼飞行机器人研究进展

旋翼飞行机器人是面向空中自主作业需求,将旋翼飞行器与多自由度机械臂相结合所提出的新型机器人.该机器人作业过程中旋翼飞行器、机械臂与作业目标之间的动态相对运动以及与作业目标接触过程中未建模外力、力矩扰动使自主控制受到极大挑战.本文将针对旋翼飞行机器人的结构演变及关键技术、作业机构集成技术进行综述.从动力学建模及动力学特性分析、动态运动约束/力约束下的协调规划、非结构环境下的运动和作业控制、面向任务动态操作的环境感知、面向任务的实验系统构建与实验验证五个方面初步构建了旋翼飞行机器人自主作业理论体系.

基于2mm微马达的微型直升机设计与研制

介绍了一种微型直升机的设计与研制过程。该直升机主要由两个直径仅2mm的电磁型微马达组成 ,整体结构设计简单 ,将微马达作为机身的一个组成部分 ,分别驱动两个微型旋翼产生升力 。

旋翼飞行机器人系统建模与主动模型控制理论及实验研究

为解决旋翼飞行机器人全包线飞行中的参考模型辨识问题和由飞行模态转换、内外部扰动,以及动力学时变所产生的模型失配问题,并消除模型失配对基于参考模型所设计的飞行控制器造成的跟踪性能的影响,本文提出了基于悬停参考模型的系统辨识和主动模型的在线控制策略.通过改进的频域辨识方法和半解耦的简化模型结构,在悬停模态下进行模型拟合和全包线飞行的模型差分析,然后结合自适应集员估计(Adaptive set-membership filter,ASMF)方法提出模型差的在线估计和控制补偿策略来应对统计学未知且有界(Unknown but bounded,UBB)的模型差,以此消除上述模型失配对名义控制器理想条件的破坏所造成的控制性能降低.最后,通过在ServoHeli-40旋翼飞行机器人平台的实际飞行对比实验,验证了所提出方法的有效性和现实可行性.

旋翼BVI噪声的理论模拟与分析

ＢＶＩ噪声是旋翼产生的一种非常强烈的脉冲式噪声，本文应用理论模拟的方法分析了ＢＶＩ噪声的规律。对叶片表面非定常力的计算采用了有限翼展叶片对倾斜正弦式阵风的响应函数，声场计算应用了基于Ｌｉｇｈｔｈｉｌｌ声类比理论的频域方法。应用本文方法计算的ＢＶＩ噪声声压信号与实验结果比较吻合较好。

太阳翼黏滞阻尼器的可靠性评估方法

基于黏滞阻尼器的工作原理分析,确定了以黏滞阻尼器的阻尼率作为可靠性特征量,提出了利用大量地面测试数据进行黏滞阻尼器可靠性定量评估的方法,并给出了某太阳翼黏滞阻尼器可靠性评估的应用示例,为黏滞阻尼器的可靠性验证提供了技术途径。

旋转翼截齿组合温挤压精密成形工艺研究

旋转翼类截齿由于径向旋转翼难以充填,常规挤压工艺下金属不易充满模具型腔.本文针对该类工件特点提出了镦挤联合径向挤压的组合挤压新工艺,通过在模具闭合后施加径向挤压的方法,促进金属的径向流动,为径向难以充填的复杂零件成形提供了新思路,基于该方法为带旋转翼类截齿的生产提出了新工艺方案,通过数值模拟和实验研究表明该工艺方案不仅保证了成形质量,而且降低了成形力.

基于激光原理的直升机旋翼共锥度测量系统设计

直升机旋翼共锥度是旋翼动平衡测量的一个重要参数,它直接影响直升机机动性能、安全性能等多方面重要指标;针对在旋翼高速旋转的状态下测量共锥度值的系统特点,采用切割激光光路法进行直升机旋翼共锥度测量,对其基本原理进行了介绍;设计了一种单光源、单光电接收器的光路结构,之后对信号采集处理部分以及上位机软件的设计进行了介绍。该系统结构简单,成本低廉,具有较高的系统可靠性和稳定性,可实现对直升机旋翼共锥度较高精度的测量。