多策略混合改进的蛇形优化算法及其工程应用

针对标准蛇形优化算法存在种群初始化随机和收敛速度、精度不足的缺陷,提出一种混合多策略改进的蛇形优化算法。首先,使用精英反向学习机制改进原算法种群初始化过程,提高初始解的质量;同时,将黄金正弦作为局部优化算子嵌入到莱维飞行策略中,加快算法的收敛速度和精度,平衡算法的全局探索和局部开发。实验使用了10个基准测试函数和CEC2019测试函数,同时还使用了Wilcoxon秩和检验以及高维测试函数来验证提出算法的有效性,实验结果表明,提出的改进策略有效且各策略间相辅相成,使得改进后算法的求解精度和鲁棒性更具竞争力。最后,将提出的改进算法应用于车辆侧面碰撞设计问题,计算得到的最小重量为22.487 26,在各对比算法中仍然具有明显优势,验证了提出算法在工程问题应用中的有效性。

无人直升机前飞段抗风控制

针对小型无人直升机重量轻、速度小,受风场扰动影响大的问题,提出了一种基于前飞状态的抗风策略;首先,分析了风对无人直升机的影响;其次,在考虑尾桨配平误差的前提下,实现了基于侧航法的横侧向抗风策略和以空速保持为核心的纵向抗风策略;仿真结果表明,样例无人直升机在不同风场下飞行时,均能保证气动特性不发生变化,对飞行安全具有非常重要的意义。

飞翼无人机着陆过程中的抗侧风控制研究

飞翼布局无人机的无尾布局给横侧向的稳定与控制带来困难,尤其是下降阶段有侧风时的航迹控制。带侧滑保持航向和带偏流保持航向是常用的两种抗侧风策略,为解决稳定性控制,研究了两种策略的优缺点,并针对两种控制策略分别设计了横航向抗侧风控制器。结合飞翼布局无人机的特点,在着陆过程中的不同阶段选择不同的抗侧风策略,在进场和下滑初始阶段采用带偏流保持航向方式,在下滑到一定高度时转为带侧滑保持航向的控制策略。仿真结果表明,选择的控制策略以及设计的控制器合理、可行,满足飞翼无人机着陆阶段的抗侧风要求。

Levy人工蜂群在钢铁企业供应端的优化

根据钢铁企业供应端中配送成本高、运营效率低、管理不科学等问题,提出了一种以钢铁企业实际为中心,并以供应成本最低为目的的配送车辆路径模型。利用Levy飞行对改进的人工蜂群进行优化,用以求解最低成本、最优路径的钢铁企业供应问题。以某钢铁企业设计实现的供应配送管理系统为依托,研究了场外物流调度的执行情况,建立了适合钢铁企业的车辆路径问题数学模型;并通过与传统方法进行模拟计算和比较,验证了新型优化算法计算效率高、求解速度快;并且该模型求出的解可节省成本,降低损耗,从而指导钢铁企业供应以提高企业利润。

基于CFD仿真的外翼断裂飞机安全飞行研究

针对外翼断裂飞机安全飞行问题,采用CFD仿真方法,建立了针对该特殊气动问题的分析模型,提出了外翼断裂飞机安全飞行控制方法,并通过仿真计算得到,基于副翼平衡法的外翼相对损伤极限为14.2%,基于侧飞平衡法的外翼相对损伤极限为24.5%,为战时外翼断裂飞机带伤飞行提供了参考和评估方法。

基于SDS-TWR算法的TOF精确定位系统

分析了SDS-TWR测距算法的定位原理,提出了基于TOF(time of flight,TOF)技术、采用SDSTWR(symmetrical double-sided two way ranging,SDSTWR)测距算法的煤矿巷道精确定位系统方案。测试结果表明,该系统的定位精度95%,达到6m以内信号有效覆盖范围半径为500m,功耗满足矿用设计要求,验证了方案的可行性。

单发螺旋桨飞机侧飞轨迹控制模型的仿真分析

研究单发螺旋桨飞机侧飞轨迹精确控制问题。在侧飞轨迹控制系统中,单发螺旋桨飞机侧飞过程较为复杂,单一的控制模式导致轨迹控制过程需要设定大量的约束条件。传统的飞机飞行轨迹控制模型为了满足约束条件,都是假设飞机独立控制信号的数目小于约束的自由度,将造成飞机的空间位置和姿态耦合,无法对飞机的空间位置和姿态进行独立控制,降低了侧飞轨迹控制能力。提出采用PD前馈控制算法的单发螺旋桨飞机侧飞轨迹控制方法。针对单发螺旋桨飞机侧飞过程进行动力学描述,将侧飞轨迹控制中的空间位置控制作为主要的控制对象。根据侧飞轨迹设计控制律,选取控制系统的位置和速度误差,设计轨迹控制的升力幅值的控制和力矩矢量的控制,实现单发螺旋桨飞机侧飞轨迹控制。实验结果表明,利用改进算法进行单发螺旋桨飞机侧飞轨迹控制,能够降低控制误差,满足单发螺旋桨飞机飞行需求。

飞行参数对射流矢量喷管内流场影响的数值模拟

采用三维雷诺平均N-S方程和k-ε湍流模型对固体火箭发动机燃气二次喷射矢量喷管内外流场进行数值模拟,研究飞行参数对矢量喷管内主/次流耦合流场的影响。结果表明,自由来流造成喷管出口附近压力变化,通过喷管内壁面附面层作用影响喷管内部流动特性。飞行马赫数为超声速,或者环境压强较低时,侧向力大小与飞行参数无关。在低空亚声速流中,侧向力随飞行马赫数增加迅速减小,随环境压强降低而减小。

三峡船闸高边坡岩体稳定性断裂损伤模型研究

用锚杆加固节理裂隙岩体，其效果是十分明显的。但目前尚缺乏相应的有效计算方法。根据应变能等效假设和自洽理论，建立了加错节理岩体在复杂应力状态下的本构关系及其损伤演化方程。应用所提出的本构关系和损伤演化方程，对长江三峡工程的船闸高边坡的稳定性进行了分析，重点分析了节理尖端产生次生裂纹的可能性、用加锚来减小节理损伤演化区和边坡变形量的效果。分析所得出的开挖边界上的位移值与原型观测值颇为一致。

直升机尾桨涡环飞行试验研究

根据样机右侧飞的飞行试验,对尾桨涡环现象进行了计算分析;根据右侧飞试验结果,估算出样机悬停回转时尾桨处于涡环状态的偏航角速度范围;将试验结果与国内外的涡环状态判据进行了对比。结果表明,国外的涡环判据不适用于样机的尾桨涡环状态判定,国内的高-辛判据与试验结果一致。

机翼不对称损伤飞机飞行配平数值方法研究

飞行配平对飞行控制策略和算法起到至关重要的作用。传统对称完好飞机的飞行配平方法是纵侧向单独进行,分别利用各自的舵偏和推力进行迭代计算。当飞机由于机翼不对称损伤而发生纵横向运动强耦合时,不能保证配平的准确性和收敛性。针对单侧机翼不对称损伤飞机配平问题,首先置零运动方程加速度量得到配平方程,可从数学上提出了解决上述特殊构型飞机飞行配平的多维牛顿迭代方法,并从全局收敛性严格证明和实际情况中给出保证算法收敛的迭代初值选取方法。仿真结果表明,改进飞行配平方法能够有效地给出合适的迭代初值点,并便捷地计算出机翼不对称损伤飞机纵侧向运动强耦合下的全状态配平点集,具有较好的工程应用前景。

大侧滑模型参考自适应飞行控制方法研究

针对飞机单侧副翼舵机卡死故障的飞行问题,研究了基于模型参考自适应控制的大侧滑角飞行控制方法。首先给出进行大侧滑角直飞的级联式飞行控制方案,并对控制信号间的关系进行分析;其次对与侧滑角指令有关的姿态内环进行模型参考自适应控制结构和算法设计,同时给出参考模型选取方法;最后分别在无故障和单侧副翼舵机卡死飞机下进行非线性仿真验证。仿真结果表明,该控制方法能够在气动数据摄动和控制器参数初值随意选取下,仅利用故障前配平点使得飞机在发生单侧副翼舵机卡死后能够跟随参考模型响应,并进一步无静差地跟踪大侧滑角指令,具有较好的鲁棒性和实用性。

H_∞控制与逆系统在无人机直接侧力控制中的应用

无人机直接侧力控制的关键是实现无人机运动参数的解耦。逆系统方法是一种很好的解耦方法,但其对模型的要求比较高。为了解决这一问题,本文设计一种H∞控制与逆系统的集成控制结构,对系统的输出解耦控制和鲁棒性分别进行分析,解决了传统的控制结构框架下系统控制精度和鲁棒性不能兼容的矛盾。最后,通过对某型无人机的直接侧力控制仿真验证了这种新型控制器的有效性。

主动侧杆操纵的人机特性评价方法

建立了一种主动侧杆的人机系统控制模型,基于Hess的结构驾驶员模型,提出一种研究主动侧杆引导方式下,人机闭环飞行品质评价及PIO预测的方法,并与试验结果进行比较,以验证其合理性。用该评价和预测方法,进一步分析了主动侧杆在反馈俯仰角和俯仰角速度的构型下对飞行品质的影响。结果表明,主动侧杆反馈参数与被控对象特性密切相关,对于难以控制的被控对象,主动侧杆反馈俯仰角速度能取得更好的效果。

三峡工程永久船闸高边坡卸荷松动带变形特点

岩质人工高边坡的形成常常引起稳定和变形等方面的工程问题。为了探讨裂隙岩体开挖边坡的变形特点，以三峡工程永久船闸高边坡的变形监测和地质研究成果为例，根据变形位移过程并比照开挖过程分析，认为整个边坡岩体卸荷过程须经历预变形阶段、剧变形阶段、渐变形阶段和后变形阶段等４个阶段。开挖边坡卸荷岩体可为３个带：表层松动带、卸荷变形带以及应力调整带。并对一些与边坡变形有关的因素，如结构面的产状、密度和规模，以及加固效果等也进行了讨论。

竞技武术套路侧空翻转体360°腾空阶段动作分析

对陕西省武术队和西安体育学院院队现役竞技武术套路优秀运动员的B级跳跃难度动作侧空翻转体360°进行三维高速摄影,在西安体育学院实验中心用美国艾里尔三维运动图像解析系统对所截取图像进行解析,研究表明:腾空瞬间到腾空最高点,男子运动员重心高度变化的相对值为27.48±4.99%,女子运动员重心高度变化的相对值为23.55±2.90%;运动员身体腾空侧翻过垂直面瞬间,所有受试运动员在空中都有屈膝、屈髋、分腿的动作,尤其是过垂直面时身体与地面远远不足垂直角度。男子运动员左右腿的夹角为29.93±14.48°,女子运动员左右腿的夹角为4.96±3.91°。男子运动员躯干倾角为54.09±10.93°,女子运动员躯干倾角为49.65±1.89°运动员身体腾空侧翻过垂直面后,左、右腿通过屈髋等姿势调整,提高了身体的侧翻速度。

基于鲁棒特征结构配置的无人机直接侧力控制

应用特征结构配置,提出了一种新的无人机直接侧力模态控制系统设计方法——基于输出反馈的鲁棒特征结构配置最优化方法。实现了飞行器侧向运动模态之间的解耦,设计了无人机直接侧力控制律。为了证明该方法的有效性,最后根据研究结果给出了一个直接侧力控制的设计实例,仿真表明其结果是令人满意的。

基于UWB的增强非对称双边双向测距算法研究

本文对IEEE 802.15.4协议下室内环境中超宽带信号的精确测距能力进行了研究。针对传统算法无法满足实际应用场景中低功耗、高实时性和高精度的测距定位系统需求的缺点和不足,提出了一种增强非对称双边双向测距优化算法,通过数学分析从理论上证明了该算法的有效性,同时对由于时频漂移和频率漂移引起的测距误差进行了研究分析。最后使用超宽带模块进行了基于改进算法的测距实验,对实验数据进行分析发现通过数据拟合标定算法可以进一步改善测距精度,实验结果表明系统整体测距精度提高了88%。

三峡永久船闸高边坡监测成果及稳定性分析

为保证三峡永久船闸高边坡施工期和运行期的安全，布置了比较齐全的监测项目和监测设施。监测资料分析表明，边坡整体稳定性良好。局部块体失稳是边坡的主要破坏形式，采取适当的加固处理措施后可保证其稳定性。二闸室至三闸首中隔墩顶部产生并一度发展的裂缝，随着闸槽开挖结束而呈明显的收敛趋势。边坡岩体时效变形量值不大，持续时间不长。

求解机器人双边装配线平衡的莱维-灰狼优化算法研究

装配线平衡在企业的生产管理中占据了重要的环节。随着自动化程度的提高,机器人在装配线上应用越来越广泛。在解决机器人双边装配线的平衡问题时,建立了以生产节拍、机器人投入成本和能耗为优化目标、多种因素限制为约束条件的数学模型,并用灰狼算法对其进行求解。根据问题的特殊性,采用了特殊的编码方法。在更新头狼的位置时,引入莱维飞行搜索群体中的灰狼个体α,以避免灰狼算法陷入局部收敛、早熟现象,提高了算法的综合性能。最后,以某汽车生产公司车身车间的机器人双边装配线为例,运用所提算法对其进行求解,论证了算法的可行性。