一种超参数自适应航天器交会变轨策略优化方法

利用强化学习技术,本文提出了一种超参数自适应的燃料最优地球同步轨道(GEO)航天器交会变轨策略优化方法。首先,建立了GEO航天器交会Lambert变轨模型。以变轨时刻为决策变量、燃料消耗为适应度函数,使用改进式综合学习粒子群算法(ICLPSO)作为变轨策略优化的基础方法。其次,考虑到求解的最优性和快速性,重新设计了以粒子群算法(PSO)优化结果为参考基线的奖励函数。使用一族典型GEO航天器交会工况训练深度确定性策略梯度神经网络(DDPG)。将DDPG与ICLPSO组合为强化学习粒子群算法(RLPSO),从而实现算法超参数根据实时迭代收敛情况的自适应动态调整。最后,仿真结果表明与PSO、综合学习粒子群算法(CLPSO)相比,RLPSO在较少迭代后即可给出适应度较高的规划结果,减轻了迭代过程中的计算资源消耗。

高速动车组变轨距转向架轮轴结构及联接设计

为实现高速动车组跨国互联互通要求,结合变轨距转向架总体设计方案,提出了高速动车组变轨距转向架关键技术之一的轮轴结构及其联接结构的设计方案。对能够实现车轮轴向滑动且传递扭矩的轮轴及联接结构组成进行了总体介绍,突破传统轮轴配合设计理念,采用在车轮与车轴之间增加滑动轴承和衬套、轮轴分别压装内外齿套结构实现车轮滑动及扭矩传递功能。对车轮、车轴的材料选型和结构设计进行了论述,选取成熟应用的轮轴材质,并设计出全新阶梯状轮毂结构。按照EN和UIC标准,对车轮和车轴进行了强度计算及分析,其静强度和疲劳强度均满足要求。同时为验证轮轴联接可靠性,按照GB/T17855—2017标准,对花键进行齿面接触强度、齿根弯曲强度、齿根剪切强度、齿面耐磨损能力及外花键扭转与弯曲强度计算,计算结果满足运用要求。

变轨距转向架微动磨损机理与实验研究

变轨距转向架能高效解决不同轨距所导致跨国联运效率低下问题。表面处理技术可有效降低轮轴间的摩擦磨损,但其减磨微观机理尚不清楚。因此,该文利用分子动力学模拟,从微观角度建立转向架轮轴间三维微动磨损模型进行仿真分析与实验验证。结果表明,轮轴两表面间在接触应力下产生微凸起接触,微凸起挤压变形黏附,分离时凸起黏附物受剪切力脱附,从而形成微动磨损。基于分子动力学模拟的分析方法对“摩擦磨损与润滑”课程的微动磨损分析内容方面具有重要的应用价值,能帮助学生直观感受微动磨损的宏观作用效果。

一种智能遥控变轨式喷杆喷雾机的设计

针对大面积菠萝种植人工喷药或施叶面肥作业劳动强度大、效率低等问题,基于作物种植垄距不同、生长高度不同等特点,课题组设计了一种智能遥控变轨式喷杆喷雾机。喷雾机采用履带式液压驱动,喷雾机底盘根据作物种植垄距和高度的不同,采用液压升降和液压变轨距调节适应作业要求;喷杆采用平行四边形机构液压升降调节喷雾高度,采用电动推杆实现展开与折叠;喷雾系统采用电磁离合器、电磁球阀和电控调压阀智能控制,从而可以远程控制喷雾启停并实现变量喷雾;增加倾斜报警系统,超过设定坡度值时,机器发出危险报警;喷雾机配置全景摄像头,在遥控器中显示多视角界面以及整机状态与参数,能实现200 m无线遥控远程操控作业。研究结果表明,智能遥控变轨式喷杆喷雾机应用于菠萝田间喷药或施叶面肥等植保作业,无需作业人员下地工作,通过远程控制喷杆喷雾机即可完成,能有效避免菠萝带刺叶片以及喷雾对人的伤害,大大促进了菠萝种植机械化智能化发展。

太空刹车,航天器制动变轨门道多

4月初,承担我国探月四期任务的鹊桥二号中继星以及两颗天都试验星相继完成中途修正、近月制动、环月轨道机动等,逐步调整轨道的高度和倾角,进入任务轨道,开展一系列测试和技术验证。那么航天器到达目标天体之前,为什么要进行制动减速?制动减速需要满足哪些要求?航天器制动后实施变轨又有哪些注意事项呢?

基于LabVIEW的高速列车变轨轮对性能试验测试系统研究

变轨距轮对技术是解决铁道车辆在轨距不同区间直通运行的一种行之有效的方法,根据某主机厂设计的新型变轨距轮对的变轨原理和技术参数,研制了变轨距轮对综合性能试验台,模拟变轨距轮对解锁/锁紧、变轨、跑合等功能。变轨距轮对的性能直接影响到变轨距转向架的性能,对列车的运行安全起到至关重要的作用。以变轨距轮对为研究对象,针对轮对在变轨过程中的运动状态及性能,进行了测试方法与试验研究。利用上位机软件LabVIEW进行编程控制,通过采集的数据进行分析处理,实时监测轮对运行的状态。试验结果表明,系统能够完成轮对的型式试验性能测试,并且可以有效地监控设备运行状态并能进行故障预警和处理。研究可为变轨距转向架和变轨列车的运行提供技术支持,具有一定的工程应用价值。

一种变轨距转向架的方案设计

针对600mm/1067mm轨距变换的变轨距转向架技术市场需求,分析了国内外的变轨距转向架技术进展,对设计的变轨距转向架技术方案进行了系统性的介绍,包括滑移构架滑移变轨技术、独立旋转车轮技术、紧凑一系悬挂技术、电机直驱车轮随动技术等核心技术,填补了我国变轨距转向架的技术空白,为系统性掌握变轨距转向架核心技术奠定了坚实的基础。

基于FRBF-SMC方法的变轨距列车悬挂系统控制策略研究

为确保高速变轨距列车在不同轨距线路上运行的平稳性,采用阻尼可调的二系空气弹簧和磁流变阻尼器,并通过半主动控制方法实现阻尼参数的调节。基于分数阶微积分理论搭建1/4车分数阶天棚阻尼控制的滑模参考模型,提出模糊RBF滑模半主动控制方法,并将其用于变轨距转向架垂向空气弹簧和横向MR阻尼器的半主动控制系统。构建高速变轨距列车悬挂系统半主动控制整车联合仿真模型,对不同轨距线路下变轨距车辆的运行平稳性、稳定性、曲线通过性和半主动控制策略的鲁棒性进行分析,验证了整车半主动控制策略的有效性。

大跨度变轨距转向架研制的关键技术

文章基于东南亚各国多种轨距特点,开发了一种超大轨距变换的600 mm/1067 mm变轨距转向架,在研制过程中2个“穿袖”半构架装配面制造的关键技术难题进行了深入分析,制定出解决方案,研制的样机按照试验大纲要求在试验装置上完成了地面变轨试验。

变轨距轮对中轴套式花键副接触特性及修形研究

针对速度400 km/h的1435/1520 mm变轨距转向架轮轴结构中的轴套式花键副接触问题,文章基于ABAQUS软件研究了其在不同轨距和不同不对中角度下的接触压力分布情况,研究了鼓形修形与齿顶倒圆对花键副齿面接触压力分布的影响。计算结果表明,花键副齿面最大接触压力随着不对中角度的增大而增大,并且宽轨时的接触压力比运行于标准轨时大;当存在角向不对中时,鼓形修形使得花键最大接触压力显著减小,随着修鼓量的增大,花键对角向不对中的补偿能力越强;修鼓后的轴套式花键副存在一个不对中角度区间使得运行于宽轨时的花键副最大接触压力比运行于标准轨时小,而且角度区间随着修鼓量的增大而增大;鼓形轴套式花键副经齿顶倒圆后,齿廓方向的边缘效应有所改善,使得最大接触压力进一步降低。

基于逆向法的变轨距列车踏面优化设计

通过研究中俄变轨距列车动力学问题发现,一种车轮踏面可能无法适配多种轨道,可能造成低锥度晃车、临界速度降低、磨耗性能变差等问题。为此,基于轮轨接触关系、车辆动力学理论、车轮型面逆向设计递推算法,提出了匹配多种钢轨的均良化踏面设计方法,并在此基础上对LMA踏面进行优化,得到LMAopt踏面,LMAopt踏面匹配P65钢轨等效锥度从0.026提高至0.04,匹配CHN60钢轨等效锥度维持在0.038,保留了匹配两种钢轨交错的接触区,有利于减轻凹磨。LMAopt踏面与俄罗斯P65钢轨匹配时,低锥度晃车现象得到有效抑制,横向平稳性指标明显得到改善,车辆临界速度提高22%;LMAopt踏面与中国标准CHN60钢轨匹配时,其动力学性能与LMA踏面处于同一水平。在两种钢轨共同作用下,LMAopt的磨耗性能也有所改善,可以确保车辆服役周期内的动力学性能。综上,LMAopt踏面是更适合变轨距列车应用的优化踏面。

可实现多种加工需求的变轨通用夹具设计

为解决柔性生产过程中现有的夹具对于一些体积特征不规则物体进行夹持时,需要设计专门夹具的问题,本文提出了一款可实现多种加工需求的变轨通用夹具。该设计通过14个对称夹持板沿轨道的定向移动,实现了对体积特征不规则物体进行快速装夹的目的。

轮对间隙对可变轨距机车动力学性能的影响研究

基于动力学仿真分析,建立了一种适用于1435/1520 mm轨距转换的25 t轴重变轨距转向架机车的动力学模型;重点计算了轮对周向间隙和轴向间隙(统称为轮对间隙)对轮轨相互作用的影响,分析了轮对间隙增大对机车运行性能影响,结合相关动力学指标对各项动力学性能进行评定。分析结果表明:变轨距机车考虑轮对间隙后,机车在相同运行条件下的轮轨垂向力、轮轴横向力、轮对垂向加速度和轮对横向加速度峰值略有增大,但增幅在可接受范围内;考虑轮对间隙由设计值增大到磨耗限值时,变轨距机车运行稳定性和平稳性指标略有变差,但各项指标值均在标准规定的限值范围内,表明25 t轴重变轨距机车的轮对间隙设计限值合理可行。

基于双延迟深度确定性策略梯度的卫星远程变轨控制

在间断性点火与小脉冲作用下的卫星,实现椭圆轨道转移极具困难。因此引入深度强化学习双延迟深度确定性策略梯度算法(Twin Delayed Deep Deterministic policy gradient algorithm,TD3),实现了卫星的远程变轨控制。首先建立合理的卫星变轨模型;其次利用TD3算法来模拟卫星点火操作,同时通过设计多种奖励函数引导卫星不断学习,最终到达目标轨道附近;最后通过仿真实验验证了所提TD3算法能够有效控制卫星到达目标轨道附近。

变轨前后卫星的向心加速度是否发生变化

卫星从圆轨道变轨为椭圆轨道涉及圆周运动和离心运动、加速度与向心加速度这些概念的理解,本文从常见的错误解析出发,通过概念分析和数学推导,说明在卫星变轨的问题中,变轨前后在轨道相切点的向心加速度不变.

国外变轨距列车及其转向架的发展与研究

介绍了国外变轨距列车及转向架的发展历史和现状,对西班牙、日本、德国、波兰、韩国、瑞士及俄罗斯等国的变轨距机构工作机理和结构特点进行了详细分析,并对其轨距变换过程进行了说明。分析总结了变轨距列车及其转向架研究中的关键技术和设计难点。

空间交会中脉冲变轨燃料消耗研究

导出了空间交会中多脉冲变轨的一般算法。在此基础上，重点研究了双脉冲变轨的燃料消耗情况，提出了双脉冲变轨条件下的“不可达点”及其附近的“高耗能区域”，并给出了相应的物理解释。最后对多脉冲变轨与双脉冲变轨进行了比较。

卫星变轨与对接问题易错点剖析

航天事业的发展与天体运动知识息息相关,顺应时代的发展,天体运动问题一直是历年高考的必考知识点之一,卫星的变轨与对接问题自然成为重要的考点.但学生学习这部分内容时,始终存在一些疑难问题,导致学生在考试中频频出错.本文针对学生学习中常出现的易错点进行剖析,帮助学生在考试中规避失误,准确出击.

常见变轨问题解题分析

航天器的变轨方式有很多种,通常是圆轨道变为椭圆轨道,然后再变为圆轨道;也可以是从一个轨道面变轨到另一个轨道面.对于在太空中运行的物体,中心天体对其的万有引力充当向心力,当这个万有引力不再等于向心力时,物体的轨道必然发生变化,由我们所学的圆周运动知识可以将航天器的变轨情况归纳如下.

变轨距列车用地面变轨设施方案设计

地面变轨设施是与变轨距转向架密不可分的一种配套装置,转向架的变轨动作过程需与地面变轨设施协同完成。概述了国外典型的地面变轨设施及其结构,详细论述了地面变轨装置设计中的关键技术问题,对新设计的一种地面变轨设施结构特点和尺寸等作了分析和说明,并简要介绍了地面设施的变轨距工作过程。