运载火箭姿态控制速率陀螺自适应加权方法

针对运载火箭反馈控制回路中弹性振动信号与刚体信号存在耦合,会明显降低姿控系统稳定性的问题,提出了一种速率陀螺自适应加权方法,该方法适用于弹性振动的模态振型斜率和频率存在偏差的情况。将速率陀螺观测信号转换为频域表达,采用插值离散傅里叶变换方法辨识弹性频率;基于频域信号提出了速率陀螺加权系数矩阵自适应更新算法,分步抑制了各阶弹性振动信号;开展了不同偏差情况下的仿真校验工作。仿真结果表明,速率陀螺自适应加权方法可实现对速率陀螺测量信号中弹性振动信号的显著抑制,从源头上减小弹性振动信号对姿控系统稳定性的不利影响,从而提高运载火箭姿态控制器的性能,降低控制器的设计难度。

伊犁河谷酿酒葡萄“一面坡”整形技术及效果调查

伊犁河谷产区酿酒葡萄通常采用东西行向的篱壁式栽培,这种模式存在着南北架面葡萄品质差异大、田间农艺操作难等问题,为此研发出“一面坡”整形方式。本文总结了“一面坡”整形技术要点及优势,并对葡萄产量、果实品质进行了调查。结果表明,与篱壁式相比,“一面坡”整形方式使葡萄产量增加71.7%,可溶性固形物含量增加23.9%,可滴定酸含量提高14.1%;果实硬度降低14.4%,果皮破裂距离上升7.7%。另外,“一面坡”整形方式还降低了劳动强度和劳动力投入,有利于全过程机械化管理。因此,“一面坡”整形方式适宜在伊犁河谷地区酿酒葡萄生产中推广应用。

全弹结构振型斜率测试系统技术研究

振型斜率测试结果可以为弹的姿态控制提供必要的控制参数,同时可以有效校核弹敏感元件如速率陀螺的安装位置是否合适。弹结构的舱段局部变形对结构的振型斜率参数有较大影响,因此,弹进行全弹模态试验以获取振型斜率参数十分必要。本文以弹为研究对象,从振型斜率测量原理、振型斜率测量系统设计等方面,完成了通过速率陀螺测量指定点角速度和加速度计测量参考点加速度的振型斜率试验系统的研究,为后续类似试验提供技术参考。

运载火箭姿态控制稳定性多速率陀螺组合策略

针对运载火箭飞行姿态控制中采用多速率陀螺组合代替单速率陀螺的问题,提出了任意数量速率陀螺组合的斜率计算方法,方法适用于大型运载火箭一级飞行速率陀螺组合姿态控制方式。推导了组合斜率不确定度的计算公式,并将不确定度纳入组合系数矩阵的计算当中,从而给出了一套工程实用的多速率陀螺组合姿态控制弹性稳定性策略。利用工程实例说明了组合速率陀螺较单个陀螺的优势。多速率陀螺的使用降低了对全箭模态试验振型斜率选位和斜率测量精度的要求,可为未来运载火箭不开展全箭试验提供支撑。

含弱层复合煤层露天矿边坡空间形态优化设计

为探究弱层赋存位置及形态对复合煤层露天矿边坡滑坡模式的影响,采用剩余推力法与FLAC3D数值模拟法,结合露天矿采场自上而下逐水平形成的特点,提出一种新的复合煤层露天矿边坡参数逐阶段优化方法,将该方法应用于霍林河南露天矿,分3个阶段优化设计了该矿顶帮复合煤层边坡空间形态,避免了霍林河南露天矿顶帮未降深至坑底时就沿17煤底板弱层发生滑坡.研究结果表明:优化后弱层2以上边坡角由23°提高至27°,多采出17煤197.5万t,多剥离岩量为81.6万m3,剥采比为0.413 m3/t.

航天运载器局部连接刚度对振型斜率的影响

振型斜率一直是姿态控制系统关心的首要问题。通过等效梁模型结合局部三维有限元精细模型的混合建模的方法,研究了结构局部刚度变化对惯性部件安装位置振型斜率的影响。基于模态分析,在多种工况下提取了振型与惯性部件的振型斜率并进行对比研究,讨论了舱体开口加强圈梁刚度变化、载体十字梁截面变化、连接固定支座刚度变化以及壳体壁厚变化对振型斜率的影响,为航天运载器结构动力学模型简化与姿态控制系统相关结构设计提供了参考依据。

基于一阶振型斜率改变损伤检测的试验研究

提出了基于一阶振型斜率改变的剪切型建筑损伤检测方法,并进行了试验验证。首先,对损伤造成的结构各层一阶振型斜率改变进行修正,修正一阶振型斜率改变大于0的层为损伤层。然后,对结构不同损伤程度的单损伤工况进行数值模拟,得到单损伤工况下损伤层在不同损伤程度下的一阶振型斜率改变量。最后,将损伤层的修正一阶振型斜率改变与该层单损伤工况下的一阶振型斜率改变进行比较,得到结构的损伤程度。方法的有效性通过一个三层的剪切型框架模型试验得到了验证。

剪切型框架模态参数的损伤敏感性分析

探讨了剪切型框架结构模态参数对损伤的敏感性,有助于进行进一步的结构损伤识别。从结构的固有振动方程出发,根据剪切型框架结构刚度矩阵特性,导出了结构固有频率、振型和振型斜率的敏感性系数表达式。对一个10层剪切型框架结构的数值分析表明,对于绝对敏感性系数,高阶模态参数比低阶模态参数对损伤敏感;对于相对敏感性系数,同一阶频率对不同处损伤的敏感性及不同阶频率对同一处损伤的敏感性均不相同;振型和振型斜率相对敏感性系数的最大值一般发生在最靠近振型节点的自由度处和振型斜率绝对值最小处,不能反映结构的损伤位置信息。

基于小波分析的Timoshenko梁裂缝识别研究

采用等效转动弹簧代替梁内的不扩展横向裂缝,研究Timoshenko裂缝梁的横向振动特性,建立了一种与有限元分析相结合的、基于模态参数的小波分析识别Timoshenko梁内裂缝的方法。以一简支梁为例,通过建立含横向不扩展裂缝的Timoshenko梁的有限元模型,用Lanczos法对结构的模态进行了计算分析,求出了基本振型和转角模态。分别应用mexh小波和db小波为母小波对二者做小波变换,进行多尺度分析,通过小波系数模极大值位置识别出梁内的裂缝。并对识别结果进行对比,发现识别Timoshenko梁裂缝时,基于转角模态小波变换的方法对小波基、尺度的要求较低,变换后的小波系数线更为平滑,奇异性特征更为明显,故运用转角模态小波变换来识别Timoshenko梁裂缝,较之运用基本振型小波变换的方法更为方便、有效。该方法对Timoshenko梁裂缝识别的工程应用具有参考价值。

基于三维有限元的火箭模态振型斜率预示方法研究

振型斜率火箭是姿控系统设计的重要参数,对飞行任务的可靠性与安全性有着至关重要的作用。依据全箭动特性的测量原理及参数定义,结合三维有限元建模方法和模型修正技术,全面考虑了速率陀螺、惯组安装位置处的局部刚度对振型和振型斜率的影响,建立了基于局部细节精细化建模的全箭模态振型斜率预示方法,并总结了3种不同的振型斜率提取方法,提高了振型斜率的预示精度。同时提供了三维模型振型一维化的方法,解决了使用三维有限元模型计算弹性运动方程式系数的难题。

剪切型框架结构损伤的两步检测方法

针对剪切型框架结构提出了分步损伤检测的方法.通过包含较大测量误差的结构一阶振型斜率的变化来判别损伤位置,损伤位置的判别可大大减少待识别参数的数量.理论推导证明,当剪切型框架结构发生损伤时,损伤单元振型斜率的变化大于零,由此可判别损伤位置.在判别出损伤位置的基础上,利用能够较准确获得的结构前几阶固有频率作为神经网络的输入,建立损伤程度识别神经网络,进行结构损伤程度的识别.数值分析表明,该方法能够有效实现剪切型框架结构的损伤检测,并具有很高的计算效率和计算精度.

基于一阶振型斜率的剪切型建筑结构损伤定位

提出了一种利用结构一阶振型斜率改变判断剪切型结构损伤位置的方法.首先,进行结构振型和振型斜率对损伤的敏感性分析,导出敏感性系数表达式.然后,计算结构损伤前后的一阶振型斜率差.最后,在敏感性分析和计算得到的结构一阶振型斜率差的基础上,通过迭代计算消除多损伤引起的振型斜率改变叠加进行损伤定位.通过10层剪切型框架结构不同损伤工况的数值分析表明,所提出的算法能够正确识别所有的损伤位置.

含Y字形弱层顺倾层状边坡稳定性与破坏机制

针对黑山露天煤矿底帮上赋存大量稳定性极差的烧变岩且含Y字形弱层的边坡失稳与破坏问题,通过定量计算与定性分析,提出了两种煤柱留设方案。首先,采用刚体极限平衡法从二维角度确定了底帮边坡的形态参数。然后,借助FLAC3D强度折减技术,针对含Y字形弱层顺倾层状边坡留煤柱和不留煤柱的两种设计方案建立边坡模型,研究边坡岩土体内部应力与应变分布情况,揭示了边坡失稳模式及破坏机制。结果表明:Y字形弱层是影响黑山露天煤矿底帮边坡稳定性的主控因素,边坡的失稳模式是以圆弧为侧界面、以弱层为底界面的切层-顺层式滑动;不留煤柱设计方案边坡稳定性主要受烧变岩下覆弱层控制,滑坡的力学特性为牵引式,留煤柱设计方案边坡稳定性受烧变岩下覆弱层及13-2煤下覆弱层的联合影响,由于煤柱的支挡效应,滑坡力学特性为推动式。

运载火箭结构动力学模拟技术研究进展

本文首先按照火箭的不同型号,综述了国内外全箭模态分析及试验验证的进展情况;然后,从蒙皮加筋圆柱壳结构动力学建模、液体推进剂动力学模拟、局部振型斜率预示三个方面,综述了火箭动力学建模技术进展;最后根据火箭动力学发展需求,对后续研究提出了一些建议.

基于斜率模态的统一化损伤识别指标研究

提出了一种基于规则结构第一阶频率斜率模态的梁式结构损伤定位与程度识别方法。分析比较了第一阶位移模态及其斜率模态对于结构系统参数的敏感性。结合有限元模型,形成一系列以斜率模态为基础得到的统一化损伤识别指标(UDI),以该指标表现出的损伤状态在不同损伤工况下对于任意楼层损伤程度都具有稳定性,这样就避免了大型损伤特征矩阵的计算。使用UDI指标对一剪切型梁在单损伤与几种多损伤工况下进行了损伤识别与定位,并且分析实际结构与数值模型系统参数存在误差的情况下的识别效果。还考虑了减少测点布置后的损伤识别效果,且对识别误差的原因进行了分析。研究结果表明:基于第一频率斜率模态的UDI指标在具有近似数值模型的条件下,能够确定损伤位置并且可以较精确地估计损伤程度,而且识别速度快。

渭北石灰岩露天采区高陡边坡破坏模式及形态优化研究

为了研究渭北石灰岩露天采区高陡边坡破坏模式及形态优化,以渭北宝鸡、咸阳地区作为研究区,通过遥感影像、无人机航拍技术与现场调研相结合,总结了石灰岩高陡边坡特征,分析了其边坡破坏模式和稳定性影响因素,并选取坡度、岩层倾角、台阶数、台阶宽度4个因素进行了正交试验,利用FLAC3D数值模拟软件计算,最终提出了边坡形态优化方案。结果表明:渭北宝鸡、咸阳地区石灰岩高陡边坡变形破坏模式为顺层滑移破坏、楔形体破坏和倾倒破坏;稳定性影响因素为岩性特征、岩体结构和边坡形态;正交试验以尽可能少的试验次数,选出了各因素的最优水平组合;最终提出了坡高为80 m的边坡形态优化参数为坡度65°,台阶数10级,台阶宽度4m,本研究可为高陡岩质边坡破坏模式、边坡形态优化及边坡生态修复研究提供参考。

白音华四号露天矿含断层逆倾边坡形态优化

白音华四号露天矿首采区西端帮为逆倾层状边坡,受坡体内顺倾断层及弱层双重影响,开采过程中存在滑坡风险。为保障采剥作业安全,开展了西端帮边坡稳定性研究工作。选取西端帮断层区的典型工程地质剖面作为研究对象,基于数值模拟,分析研究边坡变形破坏机制及潜在滑坡模式;基于刚体极限平衡法,对边坡稳定性进行定量分析。研究结果表明:边坡的滑移模式为圆弧、断层为侧界面,弱层为底界面的切层顺层滑动;边坡形态优化设计结果:三系底板弱层以上边坡角为18°,优化后的整体边坡角为23°。

露天煤矿不稳定工作帮边坡治理方案研究

为避免魏家峁露天矿工作帮边坡持续变形导致更大范围的滑坡灾害,基于地质勘察及地表-地下联合监测手段,确定了潜在滑体的滑面形态,采用差分计算方法对滑面形态的合理性进行了论证,并分析了边坡的变形机理和破坏模式。综合考虑矿山开采现状及规划,采取滑体清方减载的方案进行滑坡治理,从台阶高度、平盘宽度两方面进行了边坡参数优化,并对设计边坡的稳定趋势进行了预测,结论表明工作帮边坡经治理后将处于稳定状态,研究成果对于指导后期采矿设计和同类型矿山滑坡治理具有指导意义。

助飞鱼雷模态振型斜率仿真计算

针对助飞鱼雷长细比较大以及连接结构复杂多样的特点,文章提出了助飞鱼雷动力学仿真建模方法,对楔环、止推块以及卡箍连接等主要连接结构进行详细建模;完成了助飞鱼雷全雷模态计算以及振型向量的提取,并计算了惯组安装位置的振型斜率,为姿控系统设计输入参数以及惯组安装位置的确定提供了分析方法。