滚仰式光电吊舱地理导引实现与误差分析

为了提升地理导引精度和成功率,根据滚仰式光电吊舱的结构特点,通过建立坐标系统、目标坐标求解和框架角解算三个步骤,完整构建了地理导引的数学模型,并在此基础上引入了速度前馈和小区域搜索模式。同时,对受惯导测量误差和目标距离影响的框架角解算误差进行了数据仿真。结果表明:经纬误差和航向角误差对俯仰角的解算误差影响较大;而高程误差和水平姿态角误差则对横滚角的解算误差影响较大。提升惯导的定位精度,可进一步减小框架角解算误差,从而提升地理导引精度,而当航向角<0.1°,水平姿态角<0.05°时,姿态角误差的影响权重会变小,再通过减小姿态角误差提升导引精度的作用已不明显。随着目标距离的增大,框架角解算误差会急剧减小。最后进行了导引试验,其俯仰、横滚角均方差均小于0.12°,表明了算法的准确性和仿真分析的有效性。

滚仰式导引头斜置方案下的过顶奇异问题控制策略

在末制导阶段,由于制导目标位于弹体纵轴附近,滚仰式结构的导引头易出现奇异性问题而难以精确跟踪目标。针对上述问题,提出基于斜置方案的滚仰式导引头过顶奇异问题控制策略。在导引头稳定平台相对弹体斜置边界俯仰框架角的基础上,通过控制弹体的滚转运动,保证导引头光轴始终避开过顶奇异区域,实现目标位于弹体纵轴附近和斜置导引头初始光轴附近两个过顶奇异区域的稳定跟踪。研究结果表明:所提策略相比于增设第三轴的方法,导引头体积小、质量轻;相比于分区域变参数控制策略,解决了静止和减速控制时过顶奇异区域内导引头对视线角速度跟踪失效的问题;仿真对比结果验证了所提策略具有跟踪精确度高、有效抑制控制系统失稳、降低探测器失调角的特点。

小型无人机载横滚-俯仰结构光电载荷前向对地扫描技术研究

针对小型无人机平台光电载荷的挂载方式以及应用需求,提出了基于横滚-俯仰结构光电载荷实现前向对地宽区域扫描的技术方案。构建了扫描状态数学模型,提出了光电载荷依据平台参数实现扫描幅宽最大化的控制参数寻优方法,通过算例数据分析了寻优方法的合理性,并测试了寻优方法的实时性特点;采用仿真方法和挂飞方法测试了光电载荷前向对地宽区域扫描的技术状态。测试结果表明:扫描控制参数寻优方法得到的参数是最优的,在目标嵌入式平台上运行耗时少于40 ms,具备在线实时优化能力;所提扫描方法在一定平台扰动下仍可以较好地实现前向对地连续覆盖,扫描中视场重叠率是动态变化的,越靠近扫描边缘区域相邻视场的重叠范围越小;扫描范围应选取横向两端扫描控制点间所夹区域,避免扫描边缘区域因重叠率过小而产生漏扫现象。

基于双电机主动横向稳定杆的车辆位姿联合控制研究

针对集成双电机主动横向稳定杆车辆的车身姿态控制方法进行研究。首先建立了双电机主动横向稳定杆动力学模型以及包含侧倾、横向、横摆、俯仰、悬架垂向位移的车辆8自由度模型,其次针对复杂工况下控制算法参数难整定问题,提出了基于悬架高度信号、路面坡度信号等车辆状态信息的实际俯仰角估计方法、理想俯仰角标定方法以及俯仰工况辨识方法,以双电机主动横向稳定杆为作动器设计了基于PID控制算法的俯仰子控制算法和侧倾子控制算法,采用遗传算法对各子控制算法参数进行整定,最后结合位姿控制矩阵设计了车辆位姿联合控制算法并进行试验验证。MATLAB/Simulink、CarSimRT与华海控制器进行的控制器算法在环测试结果表明,在不同复杂工况下搭载双电机主动横向稳定杆车辆的侧倾角、侧倾角速度以及俯仰角的改善幅度均在10%以上,证明了该控制算法的可行性及普适性。

复杂载荷下舰炮后坐试验台架结构优化

后坐试验台架是舰炮后坐试验系统的支撑结构,其刚强度会直接影响测试准确性和试验安全性。为了进一步提高台架的刚强度,开展了正常工作与摇摆载荷复合作用下的结构优化研究。通过动力学分析模型的建立,获得后坐与复进运动过程的载荷变化规律,采用有限元分析得到受最大载荷时的应力与变形,对试验台架的厚度参数进行了灵敏度分析和试验设计,根据Kriging模型建立了关键板梁厚度同最大应力和变形的响应曲面,结合多目标优化法预测最优参数方案并验证了优化效果。结果表明:台架上横梁2与复进机前承座底部易发生损坏;调整上横梁2、上斜肋板及上纵板的厚度可有效提高台架刚强度。

内波观测浮标水动力性能分析与实验研究

内波观测浮标的横摇和纵摇是影响海流观测设备声学多普勒流速剖面仪(ADCP)观测有效性的重要参数。针对所设计的浮标,采用AQWA软件,分析比较了在不同外界载荷下,浮标的横摇和纵摇变化情况。结果表明:在1 m浪高的规律波浪下,周期为4~16 s时,浮标的横摇和纵摇角度均满足仪器有效观测的要求,周期为1~3 s时,浮标会产生较大的横摇和纵摇角度;在不规律波浪下,当波浪高度小于4 m时,浮标运动的有义值都满足要求,当波浪高度大于等于5 m时,浮标的横摇或纵摇角度会超过20°。在南海进行的内波观测实验表明,横摇和纵摇角度均满足有效观测的要求,证明模拟是准确的。

桨叶分段线性扭转对降低旋翼振动载荷的作用分析

研究了用桨叶分段线性扭转来降低旋翼振动载荷。使用基于弹性梁的旋翼模型用于预测旋翼振动载荷。采用4片桨叶旋翼作为基准旋翼,桨叶形状与UH-60直升机桨叶相似。桨叶被划分为内、中、外3段,讨论了各段扭转对载荷的影响。低速时桨叶每一段的扭转都能减少桨毂四阶垂向力。当以80 km/h前飞时,中段-24°/R的扭转可使其降低99.5%。桨叶内段的扭转不利于降低桨毂四阶滚转和俯仰力矩,另外两段的扭转则可以在大多数前飞速度时控制这2个振动力矩。使用参数扫描以尽可能降低旋翼振动载荷。降低四阶垂向力方面,低速时桨叶所有段都需要扭转,而高速时未扭转的桨叶表现更好。降低四阶滚转和俯仰力矩方面,在低速时需要桨叶外段高度扭转,而在中高速时则需要桨叶中段的扭转。

大型飞机货舱地板下部结构吸能特性研究

为了研究大型客机货舱地板下部结构吸能特性,在已开展的3框两跨货舱地板下部结构落重冲击试验基础上,建立了结构的细节有限元模型,开展了坠撞动力学仿真分析。与试验结果对比分析了货舱地板下部结构的变形模式、关键点位移及落重速度变化情况等,并得到了各部件能量吸收情况。研究结果表明:货舱地板下部结构有限元模型总体刚度与试验件基本相同,验证了有限元模型和材料模型的准确性。建立了货舱地板下部结构垂直坠撞工况模型,验证了货舱地板下部结构垂直坠撞与落重冲击工况的等效性。同时建立货舱地板下部结构垂直坠撞俯仰(3°,5°,7°和9°)与滚转(3°,5°,7°和9°)模型,通过变形模式及吸能分析对比,进行了俯仰、滚转对货舱地板下部结构适坠性的影响分析。结果显示,货舱地板下部结构俯仰及滚转对框组件、立柱及横梁变形和吸能有较大的影响。货舱地板下部结构适坠性研究可以为客舱地板下部结构适坠性设计和分析研究提供技术支持。

基于多层窄带局部峰值因子的变桨轴承故障特征提取

针对风力发电机变桨轴承往复运转的行程短,转速低,故障信息微弱,故障诊断困难的问题,提出了一种基于多层窄带局部峰值因子的变桨轴承故障特征提取方法。首先,使用编码器零位信号对原始信号进行分割重构,去除往复换向过程中非平稳信号和冲击的影响;然后,构建多层窄带滤波器组,设计并使用谐波局部峰值因子代替传统的谱峭度作为滤波频带的评估指标,进行滤波频带的优化选择;最后,基于选取的最优滤波频带对重构信号进行带通滤波和解调,基于平方包络谱的峰值频率及其幅值提取故障特征。设计了一种非整周往复运转轴承故障模拟试验台,用于变桨轴承故障信号的模拟和多层窄带局部峰值因子方法验证,结果表明,在基于谱峭度的滤波频带选取方法无效的情况下,多层窄带局部峰值因子方法可以有效提取变桨轴承振动信号中的故障特征。

基于真实海况的复合摇摆测试系统研发

针对海洋仪器复合摇摆测试采用不同自由度摇摆试验严酷等级加权进行,与真实环境有一定差距的问题。文中在现有六自由度摇摆台基础上,研制船舶姿态采集单元,获取船舶姿态的连续记录数据;根据船舶姿态数据特征,以VB.NET为程序设计语言,选用Microsoft Access数据库,开发复合摇摆测试系统,用于存储船舶姿态信息,并根据用户需求获取相应船舶姿态的运动谱,通过六自由度摇摆台复现船舶运动。实例证明该方法更为合理可行。

海底膨胀弯法兰姿态测量方法

海底管道膨胀弯连接工程对姿态测量的精度要求较高,惯导(INS)作为目前工程应用上精度比较高的姿态测量设备,将其安装在待测平面之上,经过数据采集处理可以完成高精度的姿态测量工作。文章对姿态角进行了介绍,分析了由于仪器和待测平面轴线不平行引起的俯仰角和横滚角的安装误差,提出了一种仪器安装误差角度测量方法。在陆地模拟水下膨胀弯法兰的姿态测量,分别计算和改正俯仰角(Pitch)和横滚角(Roll)的安装误差,将得到的改正后值与全站仪所测姿态值进行对比,Pitch差值为0.026°,Roll差值为0.015°,满足实际工程0.05°的需求。

基于深度学习的螺旋叶片螺距预测

为研究工艺参数与螺旋叶片几何尺寸的映射关系和预测模型,以螺旋叶片螺距为预测目标,根据生产适应性及权重法确定喂料高度、相对平动量、辊子间距、带宽和带厚为关键的轧制工艺影响因素,结合正交试验和数值模拟分析,建立了工艺参数与螺距的关系数据库,在此基础上构建并比对了SVR、DNN和SNN这3种预测模型。结果表明,DNN模型在训练集与预测集上的预测精度和泛化性能更佳,在预测集上MAR、MAE、RMSE、R^(2)以及P_(earson)的值分别为3.86%、4.91、6.26、0.998以及0.95;与实测螺距比对,相对误差均小于5%,达到了预测效果,为材料成形质量预测提供了方法。

压力容器滚压螺栓旋合拉伸影响因素研究

针对某反应堆压力容器滚压螺栓旋合和拉伸试验过程中发生卡滞问题,通过一系列螺栓检测及试验研究,分析螺栓旋合和拉伸过程中发生卡滞的原因,确定螺纹配合间隙、螺距累积误差及螺旋线偏差是影响滚压螺栓旋合和拉伸的主要因素。

俯仰-滚转耦合两自由度大振幅非定常实验技术

主要介绍了一套用于３ｍ低速风洞的俯仰－滚转两自由度大振幅非定常实验系统。该系统由三大部分组成：俯仰－滚转两自由度的模型动态支撑机构；俯仰－滚转两自由度电控液压系统；数据采集与处理软件系统。该系统可以在风洞中真实模拟飞行器姿态变化，并测量其相应的六分量非定常气动力变化。为飞行器的飞行力学动态性能分析或飞行模拟器提供非定常气动力数据。另外，用三角翼在３ｍ风洞进行了多种运动状态的非定常气动力特性测量。

微硅加速度计在定向钻进角度测量中的应用

针对地下定向钻进角度测量的特殊要求,提出了用一个单轴和双轴微硅加速度计测量地下钻头倾角和面向角的方法,组建了角度测量系统,给出温度补偿措施及相应的实验结果。结果表明,系统不仅具有体积小、成本低等优点,而且系统精度优于1℃,非常适合地下钻进测量。

基于船姿测量的舰载光电经纬仪视轴稳定方法研究

利用船姿测量仪和光学编码器测出视轴稳定初始时刻的纵横摇角度和经纬仪方位俯仰角度,通过坐标变换技术将稳定点从甲板坐标系转换到大地坐标系中.实时测量由舰船摇摆引起的纵横摇角度变化量和编码器角度变化量,计算出视轴稳定点在大地坐标系中的偏离误差.利用伺服控制系统有效地补偿该误差,由此达到舰载光电经纬仪视轴稳定的目的.实际舰载跟踪试验证明了本文设计的视轴稳定系统准确度高,能够较好地隔离船摇对经纬仪视轴稳定的影响.

水平定向钻进随钻测量系统研究与设计*

针对水平定向钻进具体的测量需求,提出了基于三轴加速度计和三轴磁强计的随钻测量方法,在此基础上利用MEMS微硅加速度计和MEMS磁阻式磁强计进行了系统设计,研制了实际的随钻测量装置,并通过采取特定的措施,如温度补偿和方位校正改善系统性能。结果表明,该装置能够安装在地下钻具的内部,钻进的同时完成倾角、面向角、方位角等参数的检测,倾角精度达±0.7°,面向角精度达±1.0°,方位角精度±2.0°。无论在外观还是在性能上都达到国外同类产品的水平,填补了国内空白。

舰船横摇纵摇耦合运动的亚谐共振分析

舰船运动的阻尼和刚度非线性,导致舰船大幅运动时横摇和纵摇之间的耦合.该文根据舰船纵摇与横摇耦合的非线性运动方程,考虑强海浪激励以及纵摇和横摇频率为2∶1的内共振关系,采用非线性动力学中多尺度方法,求出横摇和纵摇运动的摄动解,研究了亚谐共振发生的条件,揭示了亚谐共振状态下舰船横摇-纵摇运动的动力学特征.研究表明,舰船亚谐共振的发生取决于波浪遭遇频率和纵摇频率的比值以及波浪激励的大小;舰船运动发生亚谐共振时,舰船出现大幅运动甚至倾覆.

滚俯仰式红外导引头稳定平台控制与仿真

滚俯仰式红外导引头具有体积小、质量轻、视场大的特点,适应于现代红外导引头发展的需要。论述了滚俯仰式红外导引头的控制原理和伺服系统的组成,针对滚转、俯仰框架进行了系统建模,对稳定、跟踪、锁定回路进行了仿真,同时对滚转、俯仰框架进行了隔离度仿真测试,结果表明,设计良好的滚俯仰式红外导引头具有较低的稳态误差和较好的动态性能,及良好的抗干扰性能,满足系统要求。

横向稳定杆对整车侧倾及纵倾特性的影响

基于Adams/car建立了某微型轿车的刚柔耦合虚拟样机模型,调整横向稳定杆的结构参数和安装位置并进行前轮跳动仿真。仿真结果表明:当横向稳定杆的结构参数和安装位置改变时,会对整车的侧倾及纵倾性能产生不同程度的影响,主要体现在悬架侧倾角刚度和抗制动点头率的变化。进行了横向稳定杆的动态应变试验,通过试验与仿真结果的对比,表明刚柔耦合虚拟样机模型仿真能够准确预测横向稳定杆在各个工况下的动态应变特性,从而有效预测整车的侧倾及纵倾特性。