基于Observer的典型飞行学员起飞阶段操作行为差异研究

为了研究飞行学员起飞训练阶段的行为特性,选取某航校培训的150名飞行学员,在实训固态模拟机(DA-40)上执行大侧风起飞航线任务,通过多角度录像的方法记录下飞行的全过程,并选取A、B两组飞行学员(表现最好和最差)的操作视频,对其操纵动作进行编码,应用The Observer XT(12.0)行为分析软件得出两组飞行学员各行为的可视图,并结合数理统计的方法对其俯仰操纵、航向操纵、滚转操纵等行为的持续时间、发生频次、所占飞行总时长的百分比进行对比分析。结果表明:在大侧风起飞任务下,两组飞行学员的俯仰操纵和滚转操纵行为在持续时间、发生频次、所占飞行总时长的百分比差异较为明显,其他操作行为无显著性差异。

部分相干多离轴涡旋矢量光束的传输特性

基于相干与偏振的统一理论,采用傅里叶变换和卷积定理的方法,研究了携带多个离轴涡旋相位的径向偏振矩形对称余弦-高斯关联结构光束的传输特性.结果表明,该光束因其独特的空间相干结构而具有自分裂特性,可以分裂成4束完全相同的子波瓣.更重要的是,多离轴涡旋相位的调制可以作用在每个子波瓣上.当相干度较大时,通过调制光束的离轴涡旋数量N_(0)和光束阶数可以在焦平面处产生具有三角形或正方形等多边形空心光强分布的光斑阵列,并且每个子波瓣上对应的偏振态呈现倒三角形或斜正方形的椭圆分布.当相干度较小时,部分相干光束的空间相干性调控占主导作用,多离轴涡旋相位的调制效果消失,每个子波瓣的光强退化成高斯形式分布,但其偏振态分布仍保持不变,与光束阶数和相干长度无关.此外,当利用障碍物遮挡住其中一个离轴涡旋相位时,光束仍具有一定的自修复能力.然而,若将其中一个离轴涡旋相位完全遮挡住,此时每个子波瓣的强度分布和偏振态分布都遭到破坏,会出现不同程度的“缺口”.

高转换效率腔内倍频外腔面发射蓝光激光器

高功率高光束质量的蓝色激光在激光显示与照明、水下通信和成像、有色金属加工等许多领域具有广泛应用前景.本文利用增益芯片底部的高反镜分布布拉格反射镜、折叠镜以及后端反射镜构成V型谐振腔,通过腔内插入非线性晶体LBO,获得了高转换效率的高功率、高光束质量蓝光输出.实验研究了非线性晶体的长度、基频激光的线宽、倍频走离角的补偿等不同因素对外腔面发射激光器腔内倍频蓝光输出功率的影响.在LBO的Ⅰ类相位匹配条件下,当晶体长度为5 mm,所用双折射滤波片厚度为1 mm时,获得超过6 W的491 nm波长蓝光输出,x和y方向的光束质量M2因子均为1.08,倍频转换效率为63%.

分户式低谷电蓄热供暖系统的蓄放热特性

提出基于相变材料(PCM)的分户式低谷电蓄热供暖系统,通过数值模拟及实验研究对其蓄放热特性和供暖性能做出全面评价。采用Fluent对相变蓄热供暖系统的蓄放热过程进行了数值模拟,分析了不同入口风速、不同入口风温和不同种类蓄热材料等因素对蓄热供暖系统放热性能的影响,通过实验研究验证了模拟工况的正确性。结果表明,入口风速对系统放热性能的影响较大,随着入口风速的提高,系统平均出风温度降低,瞬时供暖负荷增大;入口风温对系统放热性能的影响微弱;复合相变材料(CPCM)由于具有更高的热导率,比纯十二水硫酸铝铵更加适合作为相变蓄热供暖系统的蓄热介质。本文设计和研究的分户式低谷电相变蓄热供暖系统具有良好的蓄放热能力,可为相变蓄热在低谷电利用场景作出有益参考。

变电站外短路时架空地线分流系数的计算方法

变电站外发生短路故障时流入地网中短路电流的大小决定了电力系统的安全性,准确的地网分流系数计算方法对实际工程设计有着重要作用。基于站外短路时电流分布的等效模型,得出了简化的站外短路时的分流阻抗电路,结合回路电流法推导出了地网分流系数的计算公式,并利用Mathematica软件实现了求解过程。针对某变电站短路模型,分别用CDEGS软件与本文的回路电流法模型对分流系数进行了计算,计算结果显示误差在10%以内,符合工程计算要求,体现了计算结果的工程实用价值。分析了变电站接地电阻架空地线型号、杆塔电阻、档距与档数对地网分流系数的影响,最后提出了降低地网入地电流的合理性措施。

数字差分-积分快速相位解包裹算法研究

数字全息技术是目前应用最广泛的定量相位成像技术之一,但是当测量相位较大的物体时,需要解包裹算法才能计算出正确的相位信息.目前,已有的解包裹算法均面临计算量巨大、耗时的问题.为了解决上述问题,本文基于傅里叶变换相位恢复算法,利用复振幅相位信息的完整性,提出针对薄相位和连续大相位的基于数字差分-积分的快速直接解包裹算法.该算法首先通过基本的傅里叶变换相位恢复算法操作后,得到含有物体完整相位的复振幅信息;随后,从中提取两幅子复振幅信息,并将二者相除,再相位提取出其中信息,便可得到一个物体真实相位差分信息;最后,沿差分方向对提取的相位差分信息进行积分,便可得到解包裹后的相位信息.同时通过仿真与具体实验对该算法进行了验证.结果表明,本文算法可以实现快速准确的解包裹相位直接恢复.

衍射相位显微成像的发展综述

定量相位成像(Quantitative Phase Imaging,QPI)作为无标记显微成像,已成为生物医学应用中最有价值的方法之一。衍射相位显微成像(Diffraction Phase Microscopy,DPM)是一种微离轴共路径的高灵敏度QPI方法,具有无标记、高稳定性和低时空噪声等特点。本文系统介绍了干涉成像原理、系统参数选择与相位恢复算法,综述了一系列DPM改进方法,包括白光衍射相位成像、多波长衍射相位成像、结构光照明衍射相位成像、多模式衍射相位成像,以及这些方法在生物医学中的应用,最后讨论了现有DPM方法的局限性以及今后可能的发展方向。

欠驱动VTOL飞行器的自耦PID控制方法

针对非最小相位欠驱动垂直起降(vertical taking-off and landing, VTOL)飞行器的控制难题,提出了一种自耦PID(auto-coupling proportional-integral-differrential, ACPID)控制理论方法.首先通过坐标变换将VTOL飞行器的质心映射为Huygens振动中心,不仅能实现新系统控制输入解耦,而且也能避免非最小相位VTOL飞行器零动态不稳定的问题;然后对Huygens振动中心分别设计纵横向位置的ACPID控制器,并分别获得VTOL飞行器底部推力和滚转姿态角虚拟指令,进而设计滚转姿态角的ACPID控制器形成滚转力矩,从而实现VTOL飞行器系统的位置跟踪控制;最后通过复频域分析理论证明闭环控制系统的鲁棒稳定性和抗扰动鲁棒性.理论分析和仿真结果都表明了本文方法的有效性,在非最小相位欠驱动控制系统领域具有重要的科学意义和广泛的应用前景.

HVDC送端交流系统故障引起换相失败的机理分析

通常认为高压直流输电(HVDC)的换相失败是由受端交流系统或换流阀故障引起,但工程实践中发现,送端交流故障同样可能引发逆变器的换相失败。目前,针对此类换相失败的研究较少,且大多局限于传统的母线电压幅值特征,对其机理研究不够深入。鉴于此,首先通过分析故障后的交直流系统响应,指出与一般受端故障不同,送端交流故障引发的换相失败发生在故障切除后的恢复阶段,且受端母线电压幅值大小不是其关键因素。在此基础上,对故障切除后的受端母线电压相位特性进行剖析,得出有功功率的恢复会导致受端母线电压相位前移,进而压缩关断裕度并造成触发延迟。进一步地,在不同故障程度下分析了系统换相失败过程对应的触发指令与直流电流的变化。结果表明,当送端故障相对轻微,受端保持定关断角(CEA)控制时,相位前移及突增的直流电流是导致逆变器换相失败的主要原因;而在送端故障程度加深,受端切换至定电流(CC)控制后,相位前移是换相失败的主要原因。最后,基于CIGRE标准模型,仿真验证了分析的正确性。

初始空腔体积率对约束HMX基PBX-3炸药慢烤相变的影响

为了认识慢烤过程中初始空腔体积率对HMX基PBX-3炸药热致相变以及点火响应特性的影响,设计了小尺寸强约束慢烤实验装置。在相同温升速率下,开展了空腔体积率分别为1.0%、4.2%和13.8%的约束PBX-3炸药慢烤实验,获得了炸药内部不同位置以及约束壳体表面的温度演变历程,对炸药中HMX相变过程、初始空腔体积率对HMX相变影响的机制、HMX相变进程对点火反应温度的影响进行了详细分析。结果表明:初始空腔体积率越小,HMX相变吸热表现出的温度平台持续时间越短,点火时刻约束壳体表面的温度越高。分析认为初始空腔体积率越小,慢烤加热至HMX相变温度时刻,PBX-3炸药受到的热应力越大,延缓了慢烤过程中β-HMX转化为δ-HMX的相变进程;由于δ-HMX的热感度更高,慢烤实验过程中HMX的相变进程越慢,δ-HMX放热分解反应引起的热量积累越慢,炸药点火反应时刻约束壳体的温度越高。

相位角在肌少症患者中的应用研究

相位角(phase angle, PA)是由生物电阻抗分析仪(bioelectrical impedance analysis, BIA)衍生出的一个重要指标,具有便捷、客观、无创等优点。临床研究发现PA可以预测肌少症。此外,中国老年人肌少症诊疗专家共识建议使用BIA来筛查和诊断社区和医院人群的肌少症。该文就目前PA在肌少症中的相关研究作一综述,为临床肌少症的筛查、评估和诊断提供参考。

非整周期低信噪比科氏流量计相位差测量研究

科氏流量计相位差计算易受噪声信号干扰、非整周期采样等因素影响,导致计算精度差,不能满足测量领域要求。针对该问题,并在分析非整周期信号误差产生的基础上,提出一种基于信号非整周期采样、低信噪比环境下的相位差高精度测量方法。该方法采用周期相移算法,极大抑制频谱泄漏,其核心在于对采样信号整周期化与全相位对齐;为减小噪声信号对相位差计算的影响,提出将Sign-LMS算法替代自适应陷波器中原有迭代部分,对采样信号进行滤波处理。进行了不同采样长度下端点效应抑制、滤波器效果、稳定性分析等相关实验验证,与主流相位差算法进行了实验对比,同时通过质量法水流量标准装置进行测试,其相位差平均误差在纳秒以内,同时实际工程中平均称重误差小于10 g,证明了所提出周期相移算法以及Sign-LMS自适应陷波器的有效性。

世界优秀女子跳高运动员起跳技术特征分析

本文以世界优秀女子跳高运动员起跳阶段技术特征为基础,运用文献资料法、二维录像解析法、数理统计法和对比分析法对2020年东京奥运会女子跳高决赛运动员起跳技术进行分析。研究结果:①东京奥运会女子跳高决赛运动员的最大腾空高度平均为(122.59±3.41)%,女子跳高运动员的最大腾空高度大致为自身身高的120%-130%;②在起跳的最后阶段,运动员越过横杆高度越高,运动员会在触地瞬间有更小的后倾角,从而在起跳时间相对稳定的情况下,增加后倾角的变化幅度,增加身体躯干的摆动速度,得到更加有效的过杆质量;③为了能够保持膝关节变化幅度的稳定性,跳高运动员在助跑过程中总是保持着高重心,使自己的身体在保持高重心的同时还能发挥髋、膝、踝三关节的弹簧动能作用。

心内传导通信调制方案分析

目的:电流耦合心内传导通信(conductive intracardiac communication,CIC)方式已被证明适用于多腔无导线心脏起搏器(Leadless Cardiac Pacemaker,LCP)的同步。本文基于自主设计的电流耦合CIC收发器分析调制方式和信道长度(10mm-110mm)对收发器性能的影响。方法:以FPGA为平台,结合外围电路设计出可实现OOK和CPFSK两种调制方式的电流耦合CIC收发器。通过离体猪心实验,检测所设计收发器的通信性能,并探究信道长度对收发器性能的影响。结果:实验表明,采用简单的调制技术,在较低的传输功耗下实现LCP是可行的;两种调制方式的传输误码率均处于较低水平(<2.80×10^(-5));在该信道长度内误码率波动明显,最大差值达100倍;OOK方式随信道长度的变化趋势比CPFSK方式更平缓。结论:OOK方式用于心内传导通信时准确性良好并具有更高的稳定性。

超声速飞机起降阶段噪声标准分析

随着超声速飞机的发展,现有亚声速飞机起降阶段噪声规章已经无法满足其适航审定要求。结合美国联邦航空局(FAA)发布的拟议规则制定通告(NPRM)和欧洲航空安全局(EASA)发布的拟议修订通告(NPA)等文件,基于规章制定立场和思路、草案差异、技术细节以及超声速新技术等关键要素,本文对超声速飞机规章的制定进行了综述和总结。结果表明,在标准制定思路一致的前提下,美国基于工业方和技术创新的考虑,在草案中给予了足够的自由度;欧洲方面为了维持现有环境保护水平,超声速标准比起美国更加严格和细致。同时,基于分析结果形成审定要素和方法建议,为今后我国的超声速飞机起降阶段噪声标准制定和适航审定工作开展提供技术支撑。

弓网分离时刻牵引电流相位对弓网离线电磁骚扰影响研究

弓网离线电弧引起的电磁辐射,是列控系统主要的电磁骚扰源之一。为研究弓网离线时刻牵引电流相位对弓网离线电磁辐射特性的影响,在实验室中搭建弓网分离时刻电流相位可控的低压大电流弓网离线拉弧模拟试验平台,同步采集不同离线相位下的电弧电压、电弧电流及电磁辐射的时域波形数据,通过对电磁辐射时域信号进行快速傅里叶变换(FFT),分析离线相位对电磁辐射信号频域特性的影响规律。结果表明:弓网离线拉弧放电过程中,起弧和熄弧时刻的电磁辐射通常大于稳定燃弧时的电磁辐射;离线拉弧电磁辐射主要频段的中心频率约为4,7,15和25 MHz左右,且不同频段电磁辐射强度与弓网分离时刻的牵引电流相位相关,4和7 MHz骚扰信号峰值出现在270°相位发生离线时,15 MHz骚扰信号峰值出现在234°相位发生离线时,25 MHz骚扰信号峰值出现在306°相位发生离线时;离线时刻相位的随机性是导致弓网离线干扰故障随机性的重要原因之一。试验结果对于搭建测试平台进行故障复现、研究过分相区断路器的分合闸控制策略以降低电磁骚扰,具有一定的借鉴和启发。

液氢零蒸发储存系统研究现状与展望

液氢储能密度大,应用前景广泛,实现零蒸发储存是液氢储存的目标。介绍了过热蒸气模型、两相流三维理论模型和三区模型等五种典型的理论模型。通过对模型的分析,总结了模型的发展方向主要为大型液氢储罐热分层和自增压现象的理论研究。分析了目前液氢零蒸发储存系统的关键技术,包括被动热防护技术、主动热防护技术和压力控制技术三个方面,指出了绝热材料性能、20 K温区制冷机效率和蒸气冷屏(VCS)为重要的发展方向。对国内外液氢零蒸发储存系统的发展进行了系统性的概述,分析了不同液氢零蒸发储存系统的实验结果,以及特点和不足。最后针对液氢零蒸发储存系统的发展提出了展望。

六边形磁链轨迹的无刷直流电机直接自控制

按照定子磁链运动轨迹的不同,直接转矩可分为2大流派,圆形轨迹称为直接转矩控制,六边形轨迹称为直接自控制。近来国外尝试将直接转矩控制应用到无刷直流电机上,但受关断相电压不确定的影响,定子磁链与给定磁链均呈现周期性变化,在一个周期内其幅值逐渐增大,计算复杂。为此,该文将基本直接自控制引入无刷直流电机,将定子磁链的3个投影与1个常数比较,以更简单的结构实现了无刷直流电机地高性能控制。仿真与实验证明:常见的无刷直流电机三三导通方式可以看作是直接自控制的特例,对应直接自控制在全速运行;转矩动态响应时间不超过1ms。

超空间矢量下无刷直流电机的直接转矩控制

直接转矩控制在无刷直流电机上应用的现有方案存在2点不足,造成系统复杂:给定磁链是转子位置的函数和定子磁链计算受关断相电压变化的影响。其根本原因在于关断相的存在。为解决此问题,提出无刷直流电机的超空间矢量理论,指出关断相只影响磁链,不影响转矩。将关断相电压放置到与abc平面垂直的z轴,令电压矢量与定子磁链在三维空间中运动。定子磁链在abc平面上的投影轨迹是六边形,由导通两相的电压积分得到。由于关断相电压在abc平面上的投影为零,在系统实现时就不用考虑。实现策略为直接自控制,不需要转子位置信号。该理论对关断相的处理极大简化了系统,仿真与实验结果证明了其正确性。

考虑相变的炸药烤燃数值模拟计算

以低熔点的TNT炸药为研究对象,根据已有的TNT炸药烤燃实验,建立了炸药烤燃热反应模型,模型除了考虑炸药热传导外,还考虑了炸药多步化学反应、炸药相变和液态炸药的对流传热。采用计算流体力学软件Fluent,对加热速率为0.05K·s-1时TNT炸药的烤燃过程进行了数值模拟计算,得到了TNT炸药的剧烈反应时间为4150s,炸药点火时3号特征点的温度为226℃;与实验结果比较,验证了计算模型和相关参数的正确性。分析了不同加热速率下(0.3K·s-1,0.05K·s-1,3.3K·h-1)TNT炸药相变和温度变化情况。计算结果表明,烤燃中炸药相变熔化是从外向内逐步进行,未熔化的固态炸药会在重力作用下出现沉降。炸药熔化时会吸收热量,使温度上升速度减小。刚熔化的炸药在对流作用下温度会在短时间内快速上升。液态炸药存在热对流和热传导的共同作用,使炸药内部温度分布的均匀性增加。炸药相变对炸药点火温度,点火时间和点火位置都有影响。